芯片工厂无尘室里,工程师盯着屏幕上跳动的良率数据,从60%到80%的每一个百分点提升,背后都是数百万美元的成本差异。

深夜的韩国利川芯片工厂,灯光依旧通明。工程师们刚刚拿到最新的测试报告——第六代10纳米级DRAM工艺良率稳定在了80%左右-4。这个数字让团队稍微松了口气,因为80%-90%的良率区间被认为是DRAM工艺能否正式量产的关键门槛-4

而在相隔不远的平泽,三星的工程师们正为他们的1c DRAM良率从30%以下爬升到50-70%而庆祝-8。这场关于DRAM的业界良率的暗战,正在全球几家芯片巨头的无尘室里悄然上演。


01 良率生死线

DRAM生产的残酷现实是,没有足够的良率,再先进的技术也只是实验室里的玩具。业界普遍认可,当DRAM内存工艺良率达到80%-90%时,才能进入正式量产阶段-4

SK海力士在1c nm工艺上的突破并非偶然。从去年下半年的六成良率,到如今的约80%,这近20个百分点的提升,意味着大规模生产成本的大幅下降-4

三星的进展同样令人瞩目。据报道,该公司的1c DRAM良率已从令人沮丧的30%以下,跃升至50-70%的范围-8

这个突破不仅为今年晚些时候HBM4的量产计划铺平了道路,也展示了三星通过重新设计芯片追求更高性能的决心。

02 AI需求下的良率压力

AI服务器的“存储黑洞”效应正在改变DRAM的业界良率管理逻辑。单台AI服务器的DRAM需求是普通服务器的8-10倍-2,而HBM高带宽内存消耗的晶圆产能更是达到普通DRAM的3倍-2

更棘手的是,HBM的良率仅有60%-70%-2,远低于普通DRAM产品。2026年,AI相关应用预计将吞噬66%-70%的DRAM产能-2,这种结构性需求变化,迫使制造商在良率和产能之间寻找平衡点。

产能分配已经明显倾斜。主要制造商正将80%的新增产能转向HBM、DDR5等高毛利产品,同时削减DDR4等成熟制程的供应-2。这种“弃低追高”的策略,导致消费级DRAM缺口达15%-20%-2

03 HBM制造的良率困境

HBM生产的特殊性给良率管理带来了前所未有的挑战。它需要Class 1级无尘环境,这意味着每立方英尺空气中的灰尘颗粒不能超过1颗-2

建设这样的生产环境周期长达数年,成本超过180亿美元-2。SK海力士试图将月产能提升至14万片晶圆的计划,正受到这种物理瓶颈的限制-2

HBM制造涉及TSV、微凸块和堆叠键合等关键环节,其中TSV技术占HBM总成本的40%,成为决定性能和良率的核心工序-10

任何微小的缺陷都可能导致整个堆叠芯片报废,这也是为什么当前HBM的良率仅在60%-70%之间-10,远低于普通DRAM的原因。

04 中国存储的良率突破

在合肥的晶圆厂里,中国工程师们正致力于缩小与国际巨头的良率差距。据报道,国内某存储芯片厂在2025年下半年,DDR5产品的平均良率已突破80%,接近市场主流规格标准-6

这家厂商跳过17纳米节点,直接采用16纳米工艺,其性能可对标三星的同类产品,频宽达到6400Mbps-6

在更先进的HBM领域,中国厂商已向国内客户交付了基于16纳米制程的HBM3样品-6。尽管在良率和成本竞争力方面仍有提升空间,但产品良率表现已接近三星电子的水平-6

该厂的HBM后段封装厂预计于2026年底投产,并计划在2027年完成HBM3E开发-6

05 从错误率看可靠性

良率不仅是生产过程中的通过率,还关乎产品在实际使用中的表现。一项覆盖2000亿MB小时DRAM使用情况的研究发现,即使经过长时间的错误记录,平均错误率、每MB小时错误数和平均故障间隔时间等指标仍可能产生波动和不可靠的结果-1

这意味着传统的良率评估方法可能导致对DRAM可靠性的错误结论-1

更系统的研究发现,在研究的DDR4 DRAM中存在16种独特的故障模式,其中一些是以前未报告的-5超过45%的故障影响了多个DRAM位-5,这种故障特征对纠错机制提出了更高要求。

不同厂商之间的故障率差异也很明显,相差超过1.34倍-5


当SK海力士的工程师看到1c nm工艺良率突破80%时-4,三星的团队正在为他们的1c DRAM达到70%良率而调整生产线-8全球HBM总出货量预计2026年将超过30万亿比特-8,而良率提升的每一个百分点,都意味着数百万片晶圆的产能得到有效利用。

芯片工厂的无尘室里,关于DRAM的业界良率的暗战仍在继续,这场无声的博弈将决定谁能主导价值千亿美元的存储市场。

网友提问与回答

网友“芯片爱好者”提问: 看了文章,感觉DRAM良率对市场价格影响好大。能详细讲讲良率是怎么影响我们消费者买到的内存条价格的吗?

回答: 这个问题问到了点子上!DRAM良率对终端产品价格的影响,比大多数人想象的要直接得多。咱们可以把它比作烤面包:如果面包店每烤10个面包就有3个烤糊了(也就是良率70%),那剩下7个合格面包的成本就得分担所有10个面包的原料、人工和电费,每个合格面包的售价自然就高了。

具体到DRAM,情况更复杂些。目前高端DRAM如HBM的良率只有60%-70%-2,意味着生产100片晶圆,只有60-70片能合格出厂。那些不合格的30-40片晶圆的制造成本,全都得转嫁到合格产品上。这就是为什么AI服务器用的HBM内存价格高得惊人。

更麻烦的是产能分配。现在制造商都把先进产能优先给了利润更高的HBM和DDR5,导致传统DDR4产能减少-2。物以稀为贵,DDR4价格不降反升,甚至出现了“价格倒挂DDR5”的怪现象-2

良率提升能缓解这种情况。当SK海力士1c nm工艺良率从60%提升到80%-4,同样投入下合格芯片产出增加,分摊到每颗芯片的成本下降,终端价格就有下调空间。但别指望降价太快,因为AI需求增长更快,2026年AI应用要吃掉66%-70%的DRAM产能-2,供不应求会持续推高价格。

网友“科技观察者”提问: 文章中提到了HBM良率低是因为需要Class 1无尘室,能否深入解释一下,还有哪些技术瓶颈制约了DRAM良率的提升?

回答: 您抓住了问题的关键!Class 1无尘室只是HBM制造众多挑战中的一个。要理解制约DRAM良率提升的技术瓶颈,咱们得钻进芯片内部看看。

首先是最棘手的TSV(硅通孔)技术。这就像在芯片上打无数个极小的垂直通道,让上下堆叠的芯片能互相通信。TSV占HBM总成本的40%-10,需要高深宽比的深孔刻蚀、精密的铜填充、CMP减薄等复杂工序。任何微小偏差都可能导致整个堆叠芯片报废。

热管理是另一个大难题。多层芯片堆叠后,热量集中在中间散不出去,会导致芯片性能下降甚至失效。这就是为什么一些厂商的DDR5产品初期会遇到宽温及散热问题-6

再者,制程微缩带来的物理限制越来越明显。当DRAM制程进入10纳米级后,晶体管间的距离小到量子效应都开始捣乱。三星为了提升1c DRAM良率,不得不重新设计芯片,接受超过一年的延迟-8

最后是材料和设备的限制。高端的刻蚀、沉积、检测和键合设备主要被欧美、日本企业垄断,国产化率不足5%-10。这些设备不仅贵,而且交货周期长,限制了产能扩张速度。

网友“国产芯片支持者”提问: 文章提到中国存储芯片厂的DDR5良率突破了80%,这在国际上是什么水平?中国在HBM良率方面还有多大差距?

回答: 为中国存储产业的进步感到振奋!国内厂商DDR5良率突破80%-6,这个成绩确实值得骄傲。放在国际坐标系里看,80%良率是DRAM工艺能否正式量产的关键门槛-4。SK海力士的1c nm工艺良率约为80%,就被认为是“触及量产及格线”-4

所以,国内厂商在DDR5上达到80%良率,意味着已经具备了大规模量产的能力,能稳定供应市场。更重要的是,他们跳过17纳米节点直接采用16纳米工艺-6,这种跨越式发展缩短了与国际先进水平的差距。

但在更尖端的HBM领域,差距依然明显。国际巨头如SK海力士在HBM市场占据约50%份额-10,他们的HBM良率在60%-70%范围-2。国内厂商虽然已交付HBM3样品-6,但整体进度落后国际厂商三至四年-6

良率差距的背后是全产业链的差距。HBM需要TSV、微凸块、堆叠键合等关键技术,这些环节的设备和材料国产化率很低-10。不过也有好消息:国内HBM后段封装厂预计2026年底投产-6,国家大基金三期也将HBM列为重点投资对象-10

从80%的DDR5良率到60%-70%的HBM良率,这最后20个百分点的追赶,可能需要比之前更长时间和更多投入。但中国存储产业已经走上了正确的赛道,良率提升的每一步,都在为打破国际垄断积累力量。