一行行代码在屏幕闪烁,背后是半个世纪全球科技巨头围绕指甲盖大小芯片展开的腥风血雨,这场战争改变了世界电子产业的格局。

IBM实验室的罗伯特·登纳德博士在1967年发明了DRAM基本结构-6。这一发明奠定了一场持续半个多世纪的全球产业争夺战的基础。

在最初的美国时代,英特尔凭借1970年推出的C1103 DRAM芯片迅速占领市场,到1974年竟然占据了全球82.9%的市场份额-1。美国的DRAM黄金时期背后隐藏着危机。

日本在1970年代通过举国体制的VLSI联合研发体迎头赶上,到了1986年,日本存储器产品的全球市场占有率达到了惊人的65%,美国则跌至30%-1


01 发端:美国科技巨头的起源之争

1970年代,英特尔公司凭借1K DRAM取得了巨大成功,1974年其DRAM产品的全球市场份额达到了惊人的82.9%-1。当时的大中型计算机还在使用笨重昂贵的磁鼓存储器,英特尔抓住了这一机遇,向计算机用户大力宣传DRAM的优势。

莫斯泰克公司于1973年进入DRAM市场,并凭借技术升级成为市场新霸主-1。这个公司的崛起和衰落充满了戏剧性——它在70年代后期一度占据全球DRAM市场85%的份额,却因为资本市场的恶意收购而迅速衰落。

令人唏嘘的是,1978年,几位从莫斯泰克公司离职的技术人员,在爱达荷州一家牙科诊所的地下室,创立了一家新的存储技术公司,这就是后来的存储巨头美光-1。当年那个牙科诊所地下室里的创业梦想,如今已成长为全球DRAM市场的重要玩家。

02 转移:日本半导体崛起的举国体制

日本在1976年启动了VLSI联合研发体,集结了国内顶尖的半导体企业和研究机构-9。这一举国体制带来了突破性进展,1977年日本成功研制出了64K DRAM,追平了美国公司的研发进度-1

日本半导体企业的集体攻势成效显著。1986年,日本存储器产品的全球市场占有率上升至65%,而美国则降低至30%-1

在日本企业的猛攻下,英特尔在1985年宣布退出DRAM市场-9。日本半导体行业在那几年达到了顶峰,1987年的全球半导体企业排名中,前10名中有6家是日本企业-9

03 逆袭:韩国三星的“反周期投资”战略

就在日本半导体厂商几乎要一统天下的时候,外部政治环境开始发生微妙变化。1985年,美国主导了《广场协议》,并开始对日本半导体产品发起反倾销诉讼-1

三星的第一次“反周期投资”发生在1980年代中期。当时DRAM价格从每片4美元暴跌至0.3美元,三星的生产成本却是1.3美元/片-9。面临行业寒冬,三星不仅没有收缩,反而扩大产能,导致到1986年底累积亏损3亿美元。

关键时刻,韩国政府出手投入近3.5亿美元,并以政府名义为三星拉来20亿美元募资,才让三星挺过难关-1。后来日本半导体被美国打压,加上PC电脑普及带来的行业繁荣,使三星成功翻盘。

04 争霸:残酷淘汰后的三足鼎立

DRAM产业的周期性规律异常残酷,“赚一亏二”的说法在业内广泛流传-1。在这种强烈的周期波动下,企业生存变得异常困难。

市场格局经历了剧烈的洗牌。全球曾经有40-50家DRAM厂商,如今只剩下了三家主要玩家:三星、SK海力士和美光-9

三星在1996年推出世界上第一个1GB DRAM,确立了行业领军地位-1。2007年微软Vista系统发布后,各大厂商误判市场需求而扩大产能,结果供过于求导致价格暴跌。三星趁机实施低价策略,进一步挤压竞争对手。

05 暗战:技术与产能的双重博弈

在DRAM的技术演进史上,三星的“反周期投资”战略被多次使用。1992年日本住友树脂厂爆炸导致原材料供应紧张,内存价格暴涨,三星随即扩大投资-1

1995年Windows95系统发布刺激了内存需求,价格大幅上扬,使三星的投资获得回报-1。1999年DRAM行业发生了重大整合,韩国现代内存与LG半导体合并成立了现代半导体-1

在技术方面,2016年手机内存需求快速增长导致全球内存芯片缺货,价格水涨船高。有分析指出,这背后可能有主要存储公司通过削减产量、减少供应来抬高DRAM价格的因素-1

06 未来:新挑战与新技术路线

随着制程工艺进入10纳米以下阶段,DRAM面临物理极限挑战。在10纳米制程中,电容体积已缩小到仅10立方纳米,存储的电子数量不足100个-2

为解决这一问题,业界正在探索3D DRAM技术。比利时微电子研究中心与根特大学已成功在300毫米硅晶圆上外延生长出120层Si/SiGe叠层结构-2

SK海力士在2025年提出了未来30年的DRAM新技术路线图,将重点发展4F² VG平台和3D DRAM技术-5。三星也在研究Cell-on-Peri架构和采用非晶铟镓氧化物的高耐热晶体管,以应对10纳米以下的制造挑战-10

在AI时代,HBM成为DRAM技术的重要发展方向。训练1万亿参数的AI模型需要10TB内存,传统服务器需要300颗DRAM,而高密度存储技术能大幅减少芯片数量和功耗-2

全球DRAM市场正朝着更加专业化的方向发展,针对不同应用场景的DDR、LPDDR和GDDR等不同类型的内存技术各司其职-4


当三星公布其最新的亚10纳米DRAM技术时,很少有人注意到这些芯片上承载的是一部怎样的全球产业变迁史。从美国实验室里的最初发明,到日本企业的集体崛起,再到韩国三星的逆周期豪赌,这条道路上倒下了数十家曾经辉煌的企业。

全球DRAM市场规模在2022年已接近700亿美元-4,但主要份额掌握在少数几家企业手中。在人工智能与数据中心需求推动下,谁能掌握下一阶段的3D DRAM技术,谁就能在新时代占得先机-2

在这场持续半个世纪的芯片战争中,唯一的赢家可能是技术进步本身——指甲盖大小的芯片上,如今能存储的信息比早期整个房间的计算机还要多。


网友“芯片观察者”提问:三星的逆周期投资策略听起来像是一场豪赌,这种策略在今天还能复制吗?中国存储芯片企业能从中学到什么?

感谢这位网友提出的好问题!三星的逆周期投资确实是一场惊心动魄的产业豪赌,但在今天的环境下完全复制这种策略面临多重挑战。

上世纪80年代三星第一次逆周期投资时,整个行业格局尚未固化,且韩国政府能够提供强力支持-1。今天的DRAM市场已形成高度集中的寡头格局,新进入者面临的壁垒极高。而且如今的地缘政治环境更加复杂,单纯依靠低价竞争已难以奏效。

中国存储芯片企业可以从中学习的是长期战略定力技术持续投入的重要性。长鑫存储已在2023年发布了基于18.5纳米工艺的LPDDR5产品,成为国内首家自主研发LPDDR5的公司-7。这表明中国企业在技术追赶方面正在取得实质进展。

更重要的是,中国拥有庞大的本土市场需求和完整的电子产业链,这是三星早期所不具备的优势。结合应用场景进行差异化创新,同时在关键技术上坚持投入,可能是更适合中国企业的路径。随着AI、自动驾驶等新需求的出现,存储芯片市场也在产生新的技术分支和机会窗口-4

网友“科技历史迷”提问:日本半导体产业当年那么强大,为什么在DRAM领域会输给韩国?是技术问题还是其他因素?

这是一个非常值得探讨的历史问题!日本半导体产业在DRAM领域的衰落是多重因素共同作用的结果,技术本身并非主因。

日本企业在1980年代确实凭借卓越的工艺控制和质量管控,在DRAM市场占据了主导地位-3。但1985年《广场协议》导致日元大幅升值,严重削弱了日本半导体产品的价格竞争力-1。美国同时发起的反倾销诉讼进一步打击了日本半导体产业。

与此同时,韩国三星采取了激进的逆周期投资策略,在行业低谷时扩大产能,并通过韩国政府的资金支持和财阀体系的输血能力,承受了短期巨额亏损-9。这种“拼消耗”的战术在日本企业受外部环境制约的情况下显得尤为有效。

更深层次的原因是产业结构的差异。日本半导体企业相对分散,而韩国则是财阀集中资源重点突破。当行业进入激烈价格战时,这种资源调动能力的差异就显现出来了。不过日本半导体产业并未完全退出高端制造,只是在DRAM这种标准化大宗产品上失去了竞争优势。

网友“未来技术派”提问:3D DRAM技术真的能突破现有存储瓶颈吗?它和HBM有什么区别?普通消费者什么时候能用上?

这位网友抓住了当前DRAM技术发展的核心问题!3D DRAM确实被视为突破现有存储瓶颈的关键方向,但它与HBM是两种不同的技术路径。

3D DRAM是在单一芯片内垂直堆叠多层存储单元,类似于楼房增加层数来提高土地利用率。比利时imec研究中心已成功开发出120层Si/SiGe叠层结构-2。这种技术可以将存储密度提高到传统DRAM的5倍以上,同时解决10纳米以下制程面临的电容缩小难题-2

而HBM(高带宽内存)则是将多颗2D DRAM芯片通过硅通孔技术垂直堆叠在一起,更像是把平房叠放成楼房。HBM目前主要服务于AI加速卡和高性能计算领域-6

对于普通消费者来说,3D DRAM技术预计要到2030年左右才会在消费级设备中普及-2。但它的影响会逐步显现:未来手机可能在不增加体积的情况下拥有更大内存;笔记本电脑的续航时间可能因为内存能效提升而延长;数据中心能效改进最终会降低云服务成本。三星预测3D DRAM有望在2027年量产,到2030年占据约30%的市场份额-2