新基建年,产业链上最重要的是什么?
2020年3月4日,中国在中共中央政治局常委会召开会议,强调“要加大公共卫生服务和应急物资投入,加快5G网络、数据中心等新基础设施建设”。
在中央的密集部署下,市场开始热情高涨,新基建(以下简称新基建)建设迎来风口。到目前为止,已经将近一年了。
在这一年,无论是信息基础设施、融合基础设施还是创新基础设施,新基础设施产业链中最重要的一环就是存储。
显然,没有存储,无论是5G、云计算、数据中心、大数据还是人工智能,都将成为无底的无源之水。
事实上,自世界进入信息时代、数字时代乃至当前的人工智能时代以来,存储一直是最核心、最基础的支撑技术。
存储技术:“科幻小说”未来的必由之路
自从人类步入信息社会,计算和存储变得越来越重要。计算能力和存储能力的不断提升,不断拓展了人脑的边界。社会生活不再局限于眼前的“相处”,更多的“诗和远方”给了人类无限的遐想。
大数据、人工智能、自动驾驶、虚拟现实、火星殖民等“天顶星科技”逐渐从科幻变为现实,让生活在这个时代的人们无限兴奋和激动。所有这些技术的实现都依赖于更强的计算能力和更大的存储。
“操作”和“存储”构成了人类科幻未来的必经之路。
事实上,从过去到现在,存储一直是信息技术发展的重要基石之一。各国和各大公司在存储领域的争斗从未停止,甚至存储领域的能力直接影响着相关国家的信息技术发展进程。
存储史:也是信息技术奋斗史。
翻阅存储行业的历史,就是一部行业乃至民族信息产业的沉浮史。从美国、日本、韩国开始,存储产业依次发展壮大,随之而来的是存储芯片技术的快速进步和国家信息产业的快速发展。
存储工业的发源地:美国
20世纪50年代,美国以军方为主要购买方,率先发展存储等集成电路产业,美国成为世界电子信息产业的霸主。蓝色巨人IBM和无冕之王英特尔都在当时的存储领域赚到了第一桶金,逐渐发展壮大,独霸一方。
美国IBM公司生产的KeyPunch 031穿孔卡片数据记录设备。
事实上,美国的IBM公司就是靠生产穿孔卡片数据机起家的。1932年,美国IBM公司发明了第一个广泛应用的计算机存储器——磁鼓存储器,它利用电磁感应原理来记录数据。磁鼓很重,像一个两三米长的巨鼓,但存储容量只有几K,价格极其昂贵。
1949年,一个叫王安的中国人在哈佛大学发明了磁芯存储器。嗅觉敏锐的IBM公司闻风而动,邀请他做技术顾问,购买磁芯器件。到1956,王安以50万美元的价格将磁芯存储器的专利权卖给了IBM。磁芯存储器是继磁鼓之后现代计算机存储器发展的第二个里程碑。直到20世纪70年代初,世界上90%以上的计算机仍在使用磁芯存储器。
英特尔在成立之初就确定了发展晶体管存储芯片的方向。1969年,英特尔推出64位静态随机存取存储器(SRAM)芯片C3101,1970,10月,推出首款1K动态随机存取存储器(DRAM)芯片C1658。到1974,英特尔占据了全球DRAM的市场份额。
在整个1970年代,存储的王者是美国的存储厂商,到了1980年代,日本厂商的存储时代到来了。
存储产业的大发展:日本的崛起
上世纪70年代,日本遵循美国的发展道路,通过购买美国的核心技术,在全国范围内发展存储等电子信息产业。NEC、日立、富士通、尔必达、东芝等企业相继崛起,与德州仪器、Mostek、美光等美国企业厮杀一方。
为了打破存储的技术壁垒,1976年,日本通产省牵头,以日立、三菱、富士通、东芝、NEC五大公司为骨干,联合日本多家研究所,组成“VLSI联合研发体”,攻关VLSI DRAM的技术难点。
到1980,日本VLSI联合R&D研究所宣布完成为期四年的“VLSI”项目,并取得多项R&D成果。各企业的技术整合保证了DRAM量产的良品率高达80%,远超美国的50%,构成了压倒性的整体成本优势,从而奠定了日本在当时DRAM市场的主导地位。
虽然在1980年,日本开发的DRAM产品仅占全球销量的30%,美国公司占60%。但是到了1985,情况就完全逆转了。
日本的经济也随着半导体产业的繁荣开始腾飞。
由于廉价DRAM在日本大量倾销,美光被迫裁员,不得不向美国政府寻求帮助。而英特尔则连续几个季度亏损,DRAM市场份额仅剩1%。当时英特尔的年销售额为6543.8美元+0.5亿美元,但亏损总额高达2.6亿美元。它被迫关闭了7家工厂,并解雇了员工。濒临死亡的英特尔被迫彻底退出DRAM市场,转型研发CPU,从而获得新生。日本电子公司和汽车公司的猛烈攻势,终于引爆了美日之间的经济战。
一个渔夫收获了一个后来者:韩国半导体通过存储产业腾飞
日美在存储芯片领域的竞争迅速提高了对技术和资金的要求,两国的经济战给了韩国发展半导体产业的机会。
80年代,韩国产业联盟,三星、现代、LG、大宇四大财阀全力出击存储行业。韩国政府全力配合,采取金融自由化政策,为融资环境松绑,让韩国各大财阀可以轻松调动资金,投入到仓储行业竞争中。同样的套路,三星早期从美国和日本买技术,花大价钱扶持自己的技术和产业。
1992三星完成全球首款64M DRAM的研发;1994年,三星将R&D成本提高到9亿美元,1996年,三星完成了全球首款1GB DRAM(DDR2)的研发。到目前为止,韩国公司在存储芯片领域一直处于世界领先地位。
从1983开始,三星正式宣布进军内存行业。到1992年底,三星超越日本NEC,首次成为全球最大DRAM内存厂商。三星走过了艰难的10年。
此后,三星连续近30年位居世界第一,韩国经济也随之腾飞,实现了向高科技导向型经济的转型。韩国在存储芯片领域持续发力,长期保持全球最大存储芯片生产国的地位。目前,韩国在全球三大内存公司中占有两席。最近连英特尔的3D NAND闪存业务都卖给了韩国SK。
新的基础设施,储能正是时候。
21世纪,中国经历了近30年的改革开放,逐步从贫困走向了小康。新的经济发展需要新的产业动能来驱动。产业升级的窗口已经打开,中国该出场了。2014年,筹备已久的《国家促进集成电路产业发展纲要》和国家基金会相继落地,中国存储产业在快速发展的助推下,大幕徐徐拉开。
存储是未来新基础设施的“粮食”,5G基础设施和数据中心的建设都离不开存储。在紫光集团等国产芯片巨头的带领下,中国存储产业将迎来关键发展阶段。
2016 6月13日合肥长信由合肥投资公司发起设立,主营DRAM。
2016年7月26日,紫光集团合资成立长江存储,首条闪存生产线在武汉建成,一期投资240亿美元。一号车间2017年9月封顶。
2017,紫光集团旗下长江存储成功研发32层三维闪存芯片,打破存储芯片零国产化的突破;2019年,64层闪存芯片研制成功。
2018年4月11日,长江存储开始搬入设备,并于当年第四季度量产32层3D闪存。2019年9月,长江存储宣布其64层3D闪存开始量产。2020年4月,长江存储宣布全球首款128层QLC 3D闪存研制成功,实现跨越式发展,中国存储技术首次与世界主流存储技术并驾齐驱。。
在内存DRAM领域,合肥长信于2017开始投资建设DRAM工厂,并于2019年底宣布成功研发DDR4 DRAM和LPDDR4 DRAM芯片。
长江存储X2-6070 128 l qlc 1.33 TB 3D NAND
合肥长信投资建设DRAM工厂
然而,现有的垄断存储市场并不欢迎新的玩家。三星、SK海力士和美光垄断了全球90%以上的市场份额。全球存储厂商的产能是国内公司的几十倍,技术领先国内公司几代。国内公司在资金、规模、技术上都没有优势,距离之远可以用漫长来形容。
但存储市场巨大,产值巨大,经济带动效应巨大。2019年全球存储市场超过1000亿美元,国内存储市场超过500亿美元。一个月产能100万件的存储工厂的投资需要100亿美元,这也决定了存储行业“配得上”国家新基建的规模和强度。
在过去的几十年里,中国成为世界上最耀眼的“明星”,取得了无与伦比的发展。目前,中国传统的铁路、公路、基础设施建设等“基础设施”项目,经过几十年的快速发展,已经站在了世界之巅。
可以说,我们正在从传统的不断萎缩的“衣食住行的物质需求”向不断增加的“交流、沟通、计算、存储的信息需求”转变。
“传统基础设施”依靠钢筋和水泥,“新基础设施”依靠计算和存储。新的基础设施,储能正是时候。
在当前的市场环境下,在新旧动能转换的关键时期,储电行业恰逢其时。