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20190918 __ 内存 60 年变迁史,存储发展历程
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Jmoony
虎躯一震
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前言
2006年5月1日,德国半导体巨头英飞凌(Infineon)分拆了内存事业部在纽交所上市,股票代码叫做Qi。官方说Qi有两个意思,一个是中文的“气”,代表流动的能量(Energy Flow);另一个意思是它的发音,念作Key,表示开启世界的钥匙。不过这个有哲学意味的名字并没有带来好运。这家公司叫做奇梦达(Qimonda),今天很少有人知道这家公司了,因为她只活了三年,就从曾经的世界第二大内存公司轰然倒地而亡。
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(英飞凌宣布分拆奇梦达,两位CEO捧起12寸晶圆)
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英飞凌(Infineon)是1999年分拆独立的西门子半导体,第一任CEO是时年只有41岁的舒马赫(Ulrich Schumacher)。具有冒险精神的舒马赫在内存界率先花11亿欧元投资了12寸晶圆厂,使得英飞凌在2000年代初中期赶上并超过美光(Micron)和海力士(Hynix)。
可惜在2004年舒马赫因为一场奇怪的贿赂风波被迫离职(后面再详述)。此后,这家德国公司变得小心谨慎,注定了4年后的黯然出局。
与此形成鲜明对照的是,更年轻更具冒险精神和爱玩飞机的美光(Micron) CEO Steve Appleton抓住各种机会合纵连横后来居上,直到2012年坠机身亡。
1999年是内存界的大变年:
排名世界第三的韩国现代半导体强娶了第五名LG半导体;
日立和NEC合并了其内存部门产生了尔必达(Elpida);
IBM退出和东芝合资的Dominion从而退出内存业务;
刚刚完成收购德州仪器(TI)内存部门的美光(Micron)也在其时进入大陆市场;
中国台湾921大地震因产线损失导致中关村内存一周内翻三倍,也是今天不能想象的。
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古董级内存
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为什么各个电子巨头都纷纷剥离自己的内存业务呢?因为内存价格波动巨大,而且经常是亏多赚少。上市母公司和投资者可不喜欢财报一会亏一会赚的。那为什么内存价格会波动呢?其它芯片为什么不会这样呢?简单说,内存芯片归类为commodity,和大宗商品类似,属于通用原材料,价格由供需决定。内存就是电子行业的石油,几乎每个产品都需要。
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1960-70年代
IBM的Robert H.Dennard被公认是DRAM之父,他设计了MOS电容存储刷新的概念。仙童最早量产的256bit内存只能存几十个字母。几个骨干从仙童“叛逃”出来后,1970年英特尔(Intel)生产的i1103是划时代的DRAM,使得每bit存储降到1美分。
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英特尔的第一桶金 i1103 1kb内存芯片
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70年代上半期DRAM的霸主是Intel,然而下半期属于Mostek。这家公司是半导体先驱德州仪器(TI)的工程师创办的,靠着4kb和16kb DRAM,Mostek到70年代后期市场份额扩至超过8成。1978年四个Mostek的员工离职在一个地下室创立了美光(Micron),他们第一个设计订单是给Mostek的64kb DRAM。后来在土豆大王J.R.Simplot的资助下买了二手设备开始加入了战局。经过一些列黑白的操作,美光成为直到今天的战国枭雄之一,这里也暂且留到后面再说。1974年,李健熙不顾反对收购了破产的Korea Semiconductor进入半导体业。他说,即使所有人都反对,我也要自己做。结果他掏了私房钱买下50%股份。这个极具远见的举动造就了三星今天的辉煌。要知道,1974年的时候只是朝鲜战争结束20年而已,韩国的底子是50年代废墟上的世界最贫穷国家。值得记录的是,中国在70年代也在大力研发DRAM。北大物理系和中科院分别承担了研发和量产的工作,水平大概只落后美国5年。
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80年代
在无数有巨大前途的领域中,Mostek最后选择集中了公司资源在内存这个血腥行业背水一战,但在和日韩背靠政府的企业竞争中最终败下阵来。
Mostek在1985年被廉价卖给法国公司Thomson,后来随着Thomson和SGS的合并,魂归ST(意法半导体)。
为什么说是魂归呢?因为Mostek肉体已经基本不在了,但是还有大把内存领域的专利。STM居然靠这些专利,通过漫长诉讼内存制造商,赚取了数倍于收购Mostek的利润。
而后来,内存行业之间的各种诉讼,成为业界一个常态。
Mostek是内存界第一个败退的巨头,预示着美国群雄接下来的连续崩溃。
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内存从80年代门槛并不高,逐渐变成拼制造的行业,日本五巨头(日立、三菱、东芝、NEC、富士通)和韩国各大公司(三星、现代、LG、大宇)的杀入,使得行业利润降至冰点。日本的内存厂商还有OKI、松下和日本钢铁等。
83年到85年游戏机市场崩盘,市场销量下降到只有之前的10%不到,是导致内存严重过剩的一个重要原因。这个崩盘被称为Atari Shock,导致了英特尔、国家半导体(National Semiconductor)等美国厂商退出DRAM领域。
Mostek和英特尔的退出给了其它竞争对手的喘息机会,85年后PC和任天堂红白机的热销,也使得大家的日子好了起来。
日本厂商在资金上得到政府的大力支持,同时由于尼康和佳能光刻机在80年代中击败美国存在产品缺陷的GCA,其半导体在良率上比美国人高出30%,使得80年代后期垄断了大部分内存市场。
而在这个时候(1987年),我们后来的主角三星电子,只有不到10%的份额连前5名都进不去;另一个主角美光份额还不到5%。
这两家后来的冤家对手抱团取暖,三星当年的核心技术,基本都来自美光。但是由于工艺落后成本高,三星半导体到1986年亏损额高达3亿美元。
四家韩国厂商(三星、现代、LG和大宇)在80年代投资超过20亿美元,折合今天上百亿美元,可谓豪赌国运。
美国商务部1985年启动了301反倾销调查,并在1986年签署了美日半导体协议,迫使日本打开封闭的日本芯片市场。
85年广场协议的签署和日元的升值,终于让日本厂商气势汹汹的势头被遏制。虽然日本厂商仍然占据技术优势,但无法再用价格武器打压对手。
美日半导体协议的后果是,行政干预了市场,而消费者花了更贵的钱才能买到主流内存的电脑。后来由于IBM和惠普等内存大买家的投诉,反内存倾销的协议在1991年被瓦解。
80年代中国改革开放,日元贷款和日本技术成为第一生力军。无锡742厂通过引进东芝3英寸生产线量产64Kb DRAM。也许这是无锡后来的半导体情节的由来。此后,908工程落户无锡华晶,建设首条6英寸生产线,从AT&T引进制程技术。
但是,由于多方面的原因,建设周期过长导致技术落后失去竞争力。在大环境是全面引入国外技术,大快好省的方针指导下,中国本土的内存研发和设备制造开始处于停滞状态。
今天,我们的半导体设备技术大概落后了20年,成为中国制造最大的瓶颈,没有之一。
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1990年代
90年代上半叶是PC发展的黄金时期,Windows 95的发布是辉煌的顶点。我当时在4MB内存的486上装上Win95时无比激动。为什么没有升级内存的原因我还记得,当时中关村16MB内存大概要4000-5000元,而今天折合1块钱都不到。
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(怀念一下Windows 95的蓝天白云, Vista开始变成那种雾霾蓝)
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(Elpida内存芯片)
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2000年代
2000年的时候,全球内存厂商的数量仍超过20家,而到00年代末期只剩下不到10家。经过1999年的大整合,到2001年尘埃落定时的排名是这样的:三星,美光,海力士和英飞凌,四家握有近8成的市场份额。
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(2001-2014 DRAM市场份额)
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