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    存儲器產業撬開芯片國產化第一站!

    文章出處:網責任編輯:作者: 人氣:-發表時間:2017-07-18 15:41:00

       芯片國產化是中國政府在信息安全自主可控政策領域的實踐領域之一,作為信息技術的基礎產業,半導體集成電路持續得到國家政策的扶持。存儲器作為集成電路產業的基礎產品成熟度和產業的規模較為顯著,而目前國內的企業在相關領域內的份額雖然較低,通過國家政府層面的投資有機會快速切入相關領域,也是芯片國產化之路邁出的可靠而重要的一步。

      盡管在2016年第一季度起存儲器行業的產品價格出現了回升,但是行業整體還處二周期性底部的位置,市場主要廠商三星、海力士、美光等在資本開支產能擴張方面較為謹慎,這種行業周期性底部有轉發趨勢的情況下,國內逆周期投資有望推動國內廠商成為市場內崛起的新生力量。

      存儲器是系統的核心基礎部件

      存儲器(Memory),顧名思義是在電子計算機系統中用于存放信息的器件。任何電子計算機系統在運行的過程中,包括輸入的原始數據、程序本身、中間運行結果和最終運行結果都需要保存在存儲器中。存儲器是電子系統的基礎核心部件之一,是系統正常運作的保障。

      存儲器的發展幾乎是伴隨著電子計算機的發展歷程而來的。在發展之初,采用汞線延遲線來進行信息的存儲和讀寫,之后采用磁性材料,再到光學材料等存儲器設備,盡管獲得了較大的改善,但是仍然面臨體積龐大、性能有限的挑戰,對應用領域的拓展造成了不小的阻礙。

      得益于集成電路技術的發展與成熟,采用半導體集成電路方式制造的存儲器IC芯片獲得了廣泛的采用。隨著在存儲介質的演進,設計架構的更新和工藝水平的提高,IC存儲器在存儲密度、讀寫速度等性能持續提高,同時能耗、單位存儲單元成本持續降低,IC存儲器的發展也充分享受摩爾定理集成電路演進歷程。

    圖1:存儲器的収展歷秳

      縱觀整個發展歷程我們看到,1967年科技巨頭IBM提出DRAM規格以及之后的持續演進使其成為了目前包括PC、服務器、手機、車載等終端產品內存行業的主要技術。1984年舛岡富士雄博士提出了FlashMemory技術以及之后演進中Intel提出的NOR和東芝提出的NAND架構形成了目前外設存儲器的主流。上述兩項技術的提出對于現代的半導體集成電路存儲器產業形成了深遠的影響。

      半導體存儲器芯片的核心分類:DRAM和FlashMemory

      從上述的研究我們可以看到,存儲器經歷了與電子計算機幾乎一樣長的發展歷程,包括磁盤、光盤、IC工藝材料等不同產品已經形成了在不同應用領域中成熟有效的應用分工。存儲器的分類方式很多,按照存儲介質分類來說,通??梢苑譃榘雽wIC存儲器、磁性存儲器和光存儲器等,在本報告中,我們聚焦在半導體IC存儲器,關注存儲器芯片行業。

      半導體存儲器按照斷電后數據信息是否能夠保留可以分為兩個大類,易失性存儲器和非易失性存儲器,前者在外部電源切斷后,存儲器內的數據也隨之消失,代表產品是DRAM,而后者則能夠保持所存儲的內容,代表產品是FlashMemory。

    圖2:半導體存儲器的分類

      DRAM作為易失性存儲器產品的代表,主要用于各類PC、服務器、工作站的內部存儲單元,憑借其在存取速度和存取容量方面的折衷性能,實現在核心處理器和外部存儲器之間形成緩存空間。隨著移動終端的迅速發展,DRAM在智能手機中的應用規模也在持續加大。

      FlashMemory作為非易失性存儲器的代表,主要應用于存儲卡、U盤、SSD固態硬盤、移動終端的內部嵌入式存儲器等,其可快速讀寫不丟失以及可集成的特性,使得其在移動終端及便攜式移動存儲器產品中有著廣泛的應用場景。

      未來存儲器芯片的方向:相變存儲器(PCM)

      傳統的半導體集成電路存儲器無論是DRAM還是Flash,其基本原理均是通過對于電荷的多寡形成的電勢高低來進行“0”和“1”的判斷,進而實現信息的存儲。產業對于存儲器結構和原理的研究始終沒有停歇,近期,各研究機構及資本市場熱點關注相變化存儲器(PhaseChangeMemory,簡稱PCM)。

      該存儲器非易失真原理與Flash的浮動柵鎖住電荷原理不同,是通過施加特定電流使硫族化物玻璃(目前多數為GeSbTe合金)在晶態和非晶態兩相之間改變,由于晶態和非晶態的電阻特性不同,電路通過讀取不同電阻值來獲取存儲的數據。

      如圖所示,施加強電流并快速淬火,使硫系化合物溫度升高到熔化溫度以上,經快速冷卻,可以使多晶的長程有序遭到破壞,實現晶體向非晶體的轉換,通常用時不到100ns;施加中等強度的電流,硫系化合物的溫度升高到結晶溫度以上、熔化溫度以下,并保持一定的時間,實現晶體向非晶體的轉換。

      中國存儲器產業:任重而道遠的崛起之路

      盡管中國集成電路產業經過了20多年的發展已經逐漸在全球市場中形成了競爭力,但是中國大陸廠商在全球的市場占有率仍然有限,尤其是在存儲器行業中國內企業在參與度很低。從中國政府對于信息安全進而帶來的芯片國產化進程中,存儲器行業集成電路的基礎器件之一,受到了國家的高度重視,各地多筆大規模的投資顯示國家希望在存儲器行業拓展競爭力的態度。

      中國集成電路產業的發展起始于上世紀90年代初,經過了20多年的發展,已經初步形成了完善的產業鏈體系,部分子行業內擁有了全球的競爭力,根據統計數據顯示,2015年全年中國集成電路行業的市場規模為11,024億元人民幣,達到全球市場的62%。同時我們也需要注意到,中國大陸的半導體企業產值在全球市場的占比仍然較低,國產化程度仍然有待提高。

      從存儲器行業看,2015年中國集成電路存儲器市場規模超過2,800億元人民幣、占中國半導體銷售收入的25%以上,占全球存儲器市場59%?! ?/p>

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    此文關鍵字:存儲器產業 芯片國產化

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