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三星記憶體技術被美光超車…從台積電董座的評論 看全球半導體3大趨勢

記憶體。示意圖/ingimage授權
記憶體。示意圖/ingimage授權

【文.林宏文】

日前台灣半導體大廠齊聚李國鼎紀念論壇,參與者包括台積電、聯發科、日月光、旺宏等公司董事長與執行長,會中台積電董事長劉德音提到,「美光的記憶體技術已經超越三星」。

劉德音這一句談話,似乎沒有引起市場太多人的關注,但卻讓我心中為之一驚,因為過去三星一直是記憶體產業龍頭與技術領先者,如今竟然被美光超越,讓我很想一窺究竟,到底發生什麼事了?

由於事後劉德音沒有再進一步說明,我嘗試問幾位產業人士,大部分人還不是很清楚,但仔細查閱一下資料,又問了幾位關鍵人士,沒想到,美光確實有後來居上的情況。

先說一下結論,目前在NAND Flash部分,美光確實已超越三星,美光的176層堆疊3D NAND Flash開始大量生產,但三星目前還是128層。

至於DRAM技術,美光原本還是落後,但如今追趕速度加快,今年第一季已領先三星、SK海力士導入1α製程量產,更預計搶先在2022年推進到1β製程。這場美光與三星的記憶體龍頭之爭,未來幾年將很有看頭。

結論可以一句話說完,但要分析美韓記憶體大戰,需要先從產業競爭的大環境談起。

台積電、美光合作 是現階段最佳選擇

首先,從劉德音口中說出來,這是非同小可的事,絕對不是隨便說說的,尤其當天正好英特爾執行長說台灣不安全,要美國不要補貼台積電,滿場被媒體包圍的劉德音,還說他不評論此事,「因為台積電不會中傷同業。」對於同在晶圓代工市場的主要對手三星,劉德音直接評論說三星技術輸給美光,這絕對要有根據,因為台積電不會為了拉抬自己而中傷同業。

此外,三年前劉德音就曾談過「記憶體內運算」(in-memory computing)的趨勢,認為邏輯晶片及記憶體進行異質整合,可明顯提升半導體運算效能。從當時劉德音提出來,到如今台積電將美光列入記憶體領域合作夥伴,也與整個外在大環境的明顯變化有關。

台積電與美光的合作,有其客觀的產業環境與條件,一方面是記憶體三強中,三星及海力士都是與台灣處於競爭狀態的韓商,另外日商鎧俠沒有DRAM;至於美光目前生產基地幾乎都在台灣,與台灣合作有地利之便,因此美光顯然是台積電現階段的最佳選擇。

另一方面,台、美半導體產業合作,雙方愈走愈近,這也是美中對抗後自然形成的結果。台積電需要整合邏輯與記憶體技術,美光想要扮演更大的整合角色,加上聯電與美光的官司訴訟也在日前和解,接下來台、美的合作將可以加速展開。

因此,當台積電與美光合作更為緊密,劉德音對美光的技術布局自然有深入了解,當他說出美光技術強過三星時,不僅是對美光技術能力的一大肯定,對雙方合作有很大加分,對於台積電與對手三星的競爭,也有壯大聲勢的效果。

11月初,剛從美光副總裁及台灣董事長缷任的徐國晉,就回鍋加入台積電,掌管先進封裝測試的研發重任,未來將推動應用處理器與記憶體走向3D堆疊的異質整合。如此高階層的主管進行交流,顯示台積電與美光的合作將進入一個新時代,而美光也將成為台積電大同盟中一個重要的夥伴。

談完大環境後,再回來看看美光技術領先三星的現況。今年6月,南韓媒體透露,原本居NAND Flash龍頭地位的三星,正在南韓平澤廠測試第7代176層堆疊的快閃記憶體生產線,預計2021下半年開始量產,但美光已提前在2020年11月量產,至於SK海力士也宣布完成生產,兩家競爭對手的超前成果,讓三星過去的技術優勢面臨挑戰。

韓媒當時也透露,三星將加速量產8代V-NAND快閃記憶體,屆時將是228層的堆疊技術,希望能夠重新奪回領先優勢。不過,根據台灣記憶體下游供應商的說法,目前三星176層堆疊的產品尚未進入大量生產階段,228層的產品還在樣品階段,但美光的176層產品已大量生產及交貨,明顯看出三星在NAND Flash有落後美光的態勢。

此外,在DRAM部分,根據The Information Network及電子時報(Digitimes)整理的資料(見表一),美光在2021年第一季導入1α製程量產,比三星及海力士要到2022年第一季才推進的時間點提早一年,這也讓原本在1y、1z製程落後三星的美光,有機會在未來幾年內取得領先優勢。

表一、相較於三星及海力士,美光DRAM技術1α製程超前布署

一位半導體資深業者指出,三星近年來積極投資晶圓代工產業,似乎對記憶體領域有稍微鬆懈的感覺,但近來領導人李在鎔又加快改革,將半導體、消費電子和行動通訊3大部門的執行長全換掉,並且將業務簡化成消費電子和半導體2個部門,行動通訊併入消費電子部門。

這位業者指出,這些大動作的組織變革,似乎是預見了三星將遭遇威脅與危機,因此提前做準備。

記憶體3大關鍵趨勢 攸關各公司未來發展

關於記憶體產業,除了美光技術領先三星外,還有另外三個關鍵趨勢,應該一併注意。

在論壇當天,旺宏董事長吳敏求提到,人工智慧(AI)時代來臨,NAND Flash不只是協助DRAM,還可以直接支援處理器(processor),進行更有效率的運算與儲存。預料NAND Flash未來會取代DRAM成為主流,這是可以確定的大趨勢之一。

此外,在邏輯IC與晶圓代工產能嚴重不足下,包括日月光半導體執行長吳田玉及鈺創董事長盧超群都表示,今年和明年全球新興建的晶圓廠達到32個,這個數字比今年六月SEMI預估的29座,又再增加3座,顯示產業界確實對產能不足有很深的憂慮。(見圖一)

圖一、SEMI在今年6月預估全球在2021及2022年會新興建29座晶圓廠

更值得注意的是,在32座晶圓廠中,其中只有兩座是記憶體,其他都是邏輯IC廠,至於後年開始還有53座晶圓廠要興建,這其中也大多不是記憶體廠。從這些數字裡可以看出來,產業界對未來邏輯IC的成長很看好,但對記憶體的成長預估就很謹慎,這是有關記憶體產業的大趨勢之二。

最後一點,則是記憶體與邏輯IC的整合,不是只有製造業關心,例如不只台積電、聯電都將與美光等業者展開合作,未來IC設計業要如何與記憶體技術做整合,也是聯發科董事長蔡明介非常關心的話題,未來兩大技術領域如何整合,以及廠商之間會出現那些合縱連橫,是值得關心的第三大趨勢。

本文授權自今周刊,原文見此

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