趨勢觀察 -- 中國NAND Flash發展現況分析
中國主要 NAND Flash 製造廠商現況
武漢新芯 (XMC) -
- Foundry 廠商，主要生產 NOR Flash 和 BSI CIS，12 吋晶圓月產能 2.2 萬片 (2014年 NOR Flash 為1萬片，BSI 為 1.2 萬片)，目前仍維持在 2.2 萬片，但在產品配置上有更多 Low Power Logic 和 NAND Flash。
- 長期與中科院微電子研究所有緊密合作，在 3D NAND 項目，雙方採用創新合作模式，即將雙方專家在研發專案和人力資源的管理上，透過企業平台合為一體，此模式將中科院微電子所深厚的理論背景，與 XMC 豐富的製造和研發經驗有機會相結合。
- 在 2014 年中，XMC 與 Spansion 合作成功將 NAND Flash 技術由 55 nm 推向 32nm，至 2014 年底，XMC 與 Spansion 共同研發 3D NAND。2015 年 5 月 XMC 宣布其研發取得突破性進展，第一個儲存測試晶片通過記憶體功能的電學驗證，雖然目前並未有相關細節流出，但此合作案目標將是在 2017 年量產出規格為 Layer-32 的堆疊 4x nm 的 3D NAND。
中芯國際 (SMIC) -
- 全球第五大，也是中國第一大的晶圓製造廠商，主要是以邏輯 IC 的代工業務為主，雖在 2013 年退出 XMC 的經營，但在 Flash 業務上仍未缺席。
- 2014 年以前，SMIC 已開發出一系列從 130 nm 到 65 nm 特殊 NOR Flash 的記憶體生產平台，2014 年 9 月更是宣布 38 nm NAND Flash 記憶體製程已準備就緒。
- 雖然由 SMIC 公開的營收資訊中可看出 38 nm NAND Flash 自推出至今尚未對營收產生實質貢獻，主要意義在於說明 SMIC 在技術多元化方面取得重要進展，也為後續開發更先進 2x / 1x nm 和 3D NAND Flash 記憶體的研發和量產奠定穩固基礎，雖然不像 XMC 在 NAND Flash 的成果和專注，但近期中國極力想突破記憶體自製缺口，此技術讓 SMIC 在未來可能進一步強化在 NAND Flash 記憶體的製造能力。
紫光集團 (Tsinghua Unigroup) / 同方國芯 (Tongfang Guoxin) -
- 2015 年 11 月中國同方國芯電子股份有限公司資產重整後，將成為紫光集團下的子公司。此外，同方國芯也提出私募 800 億元人民幣增資案，主要用於建造 Flash 工廠 (75%)、收購力成 25% (4.7%)，以及收購產業鏈上下游廠商 (20.3%)。
- 紫光集團不如 XMC 或 SMIC 有較完整的技術累積，主要是透過資本和供應鏈協同方式進行操作。
- 目前紫光集團在 Flash 相關競爭中，以中國內部和資金的角度而言，有機會取得領先 (此次投入計畫約在 180 億美元，相對 SMIC 2015 年 Capex 約在 15 億美元和 2016 年預計 21 億美元而言，相當龐大)，是紫光主要優勢，但風險在沒有技術支援下，如何讓技術、量產能力能與資金同時到位，順利轉量產。
國際廠商 (Intel/Samsung) -
- 目前以 Samsung 在中國的投資最為領先，Samsung 至 2015 年底投入西安廠的投資總金額已超過 50 億美元，產能建置來到每月 8 萬片，Samsung 於西安布建最先進的 3D NAND Flash 製程，預計 2016 年底將產能進一步拉升至每月 10 萬片。
- Intel 宣布投資 55 億美元將原先 65 nm 生產線的大連廠，改建為月產能 3 萬片的 3D NAND Flash 廠，預計 2016 年先投入 15 億美元，到 2016 年第四季開始投片生產，月產能估計達 1 萬片。
- Samsung 和 Intel 在中國 NAND Flash 的產能建置，預估至 2016 年第四季將達到每月 11 萬片，約佔全球 NAND Flash 晶圓出貨量 7.6%。
3D NAND Flash - 中國記憶體產業彎道超車的切入點?
隨著摩爾定律發展，一般認為 Memory 微縮至 14nm 即很難往下發展，而傳統 NAND Flash 也已經逼近物理極限。
- 2001~2006 年，Samsung、Macronix 等少數廠商已想到走向 3D，透過堆疊 (Stacked) 方式來增加 Memory 密度。
- 2007 年，Toshiba 提出新的垂直通道堆疊 (Vertical Channel Stacked) 方式，大幅降低成本，開啟了 3D NAND Flash 新契機。
- 2013 年 8 月，Samsung 發表了 3D NAND Flash 產品「V-NAND」，並在 2014 年第一季首度量產。
- 2016 年，包含 SK Hynix、Toshiba/SanDisk、Micron/Intel 等各家廠商的 3D NAND Flash 產品才陸續進入量產。
XMC 財務長陳少民在 2016 上海 SEMICON China 記憶體產業發展論壇上稱：「日本抓住了 DRAM 發展機遇，韓國抓住了 DRAM 和 NAND 發展機遇，兩國都成為了記憶體行業的領頭羊。如今 3D NAND 技術興起，十三五規劃又將半導體作為發展重點，我們正謂正好走到了一個發展的『風口』勢必把握這一機會。」
營運長洪渢則視 3D NAND Flash 為中國記憶體產業彎道超車的切入點。
這個彎道超車的夢，背負著全中國使命－－填補中國在記憶體產業的空白，五年 240 億美元，包含中國大基金、中國大基金、湖北省積體電路產業投資基金、國開發展基金、湖北省科技投資集團都投入了。
2014年，XMC 與 Spansion 簽署聯合開發和交叉授權協議，將共同開發 3D NAND Flash 並共享其 IP 權利。Spansion 初期以 NOR Flash 起家，而 XMC 為其代工；2012 年 Spansion 攜手 SK Hynix 進軍 NAND Flash，但技術落後主流廠商至少五年。
2015年 Spansion 被 Cypress 收購，但 XMC 宣稱「雙方的合作不會受到影響」。據悉，目前 Spansion 實驗室產品堆疊尚在 Layer-8，估計 2017 年量產 32-Layer 堆疊產品，然目前堆疊技術已來到 Layer-48，由各家廠商技術 Roadmap 來看，到了 2018 年，Samsung 的堆疊層數甚至已上看 Layer-96，XMC 屆時若順利產出 Layer-48 產品，也難有競爭力。
調研機構 IHS 也表示，即便 Samsung、Toshiba 等 NAND Flash 廠商，都花了很長一段時間，並耗費了相當大的資源，才成功量產，XMC 要發展 3D NAND Flash 相當困難，更別說要彎道超車，與主流廠商一較高下。
Memory 產業屬於典型的資本密集與技術密集產業，除了核心技術，資金與技術人才也是能否在這場製程競賽中，持續到最後的重要因素。據業界提供的資訊，一個半導體廠所需的高階人才至少 2,000 人，NAND Flash 技術主要集中在美、日、韓，挖角不易，即便從台灣挖角，幫助恐怕也不大。
不過關於這一點，XMC 的 CEO 楊士寧 有不同的看法，他在去年11月中國的一場記憶體與資料儲存技術高峰會上提到 XMC 為何應該要投資記憶體產業的三個理由。
- 市場上超過55%的需求來自於中國；國內廠商若品質達到一定水準，將具有地域上的競爭優勢。
- 記憶體的發展是獲得政府擔保的資金與政策支持的。
- 好的項目可能吸引優秀的人才來中國發展。
國際大廠像是 Smsung 和 Intel 紛紛響應中國的號召，在中國當地發展 3D NAND 技術。
Samsung 在西安的 3D V-NAND 已經進入量產，而 Intel 在大連的 12" 晶圓廠在去年10月已宣布 3D NAND 進入量產。
中台日聯手的 Sino King Technology (SKT)，由前爾必達 CEO 坂本幸雄所設立，也看重中國發展記憶體的企圖心和龐大的大基金，計畫投資 8000 億日圓發展瞄準 IoT 領域所需的LPDRAM，預計最快在2017下半年進入量產。
挾帶著中國政府的支持與龐大的資金，或許可以解決核心技術與技術人才的問題，但是營運的獲利才是一家企業能否持續撐下來的關鍵；在 2008-2009 的金融危機而引發全球的經濟衰退現象，許多大型企業有技術、有人才，但因為獲利不佳，最終紛紛破產或被併購。
根據研究機構 Bernstein 的預估，要在 NAND Flash 市場取得一席之地，初期得砸約 200 億美元左右資本支出，產品量產後還需面臨定價遠低於成本的考驗，即便如此，撐了十年，產品可能還是落後產業先進者一個世代以上。Bernstein 預測，投入 NAND 產業前面十年得面對 350 億美元以上虧損的心理準備。
從 Bernstein 在今年四月發布的研究報告來看，未來兩年除了Samsung，其他廠商都會面臨更嚴苛的獲利壓力，SK Hynix 的獲利甚有可能出現負成長。從供需來看，目前 NAND Flash 最大的需求來自於 Smartphone 以及 SSD，下一世代的 iPhone 能否持續熱賣，不但影響了 NAND Flash 供需的平衡，也影響了 3D NAND Flash 的轉換速度，加上平均價格持續下滑，更加劇了製造廠商獲利的壓力。
即使 XMC 真能克服重重困難，在 2020 年達到月產能 30 萬片、3D NAND Flash 生產來到 20 萬片/月的目標時，也難保不會面臨更糟糕的市場狀況，不過那不只是 XMC 的問題，而是全球主流廠商都需要面對的。
XMC 與紫光集團聯手 - 中國記憶體產業超車有望?!
日前據傳 XMC 將與紫光集團將聯手，共同發展 Memory。
- XMC 已經有 2 萬片的 12 吋廠規模，加上新廠已經開始動工，適合作爲生產的基地，節省紫光從頭開始的時間，也間接克服紫光也沒有半導體製造人才團隊的問題。
- 紫光集團旗下的紫光國芯，去年八月取得中國唯一的 DRAM IC 設計公司西安華芯控股權。加上紫光集團的資金募集、活動力驚人，也有華亞科前董事長高啓全助力。
紫光集團與 Micron 洽談技術合作事宜已經有一段時間，去年紫光集團更計畫併購 Micon，不過沒有成功；XMC 與紫光集團合作後，有機會取得 Micron 在 NAND Flash 的技術授權，由中國提供資金建廠，Micron 授權技術，以華亞科模式進行生產 NAND Flash，Micron 可取得技術授權金與分享產能的回饋。
Micron 的 NAND Flash、DRAM 技術、產能，事實上在 Memory 產業都屬於落後班。雖然以最近他的約當現金來看有 46 億美金之多，但是後面一年的營運預估約當現金會降到 30 億美金的水位。距離他的歷史低位不遠，也沒有額外的能力擴廠。
Micorn 上個月底公告最新一季財報，2016 財年第三季營收不僅較去年同期大減 25% 至 29 億美元，營損更從上一季的 400 萬美元，到這一季擴大虧損到 2,000 萬美元，淨損 7,900 萬美元。會中，Micron CEO Mark Durcan 也透露，將在全球進行裁員等樽節措施，預計能使公司在 2017 年省下逾 3 億美元。公司將削減 7.5% 的人力，裁員人數約 2,400 人；也有市場消息指出，裁員人數達到 10%、3,200 人左右，且 5 月多就已展開。
在 Samsung、Toshiba、SK Hynix 都在積極轉進 3D NAND Flash，也在擴產時。Micron 的落後狀態對於未來相當不利。這時中國願意提供無風險華亞科模式，對 Micron 來說無疑是一大誘因。XMC以自身實力，即使與 Cypress/Spansion 合作開發 3D NAND Flash，但以目前技術要能追上各家大廠實有一定難度，倘若獲美光的技術支援，或有一線轉機。
紫光集團加 XMC 的記憶體國家隊在與 Micron 的談判中，NAND Flash 會是最主要的項目，後續也不排除擴及到 DRAM，甚至是入股 Micron都有可能發生。不過由於美國適逢總統大選，產業併購的議題十分敏感，之前就有美方對中興祭出 301 法案，限制美方廠商出貨至中國的個案，未來政治走向如何？ 整個產業都在觀望。
參考資料：
