換掉二氧化矽、導入氧化鉿:長鑫存儲突破HKMG技術瓶頸,真的能跟三星打對臺?

DRAM產業的遊戲規則,說穿了就是一場「如何在更小空間塞進更多電荷」的軍備競賽。隨著製程不斷往下微縮,所有工程師都碰到同一個物理天花板:傳統二氧化矽絕緣層薄到一個程度之後,電子根本不管你什麼「絕緣」,直接穿牆而過——物理上叫做量子穿隧效應。長鑫存儲這回把氧化鉿(HfO₂)塞進電晶體閘極,表面上是材料替換,背後藏的其實是他們終於拿到通往1a製程的門票。

從二氧化矽到氧化鉿:一場物理瓶頸的豪賭

先搞清楚一件事:DRAM每個記憶體單元就是一個電晶體配一個電容器,電晶體負責開關、電容器負責存電荷。當製程走到G4(約略對應1z節點),傳統二氧化矽絕緣層只剩幾個原子厚,這時候漏電流變成天文數字,晶片發熱量大到散熱系統根本扛不住。長鑫存儲選擇的解法,是用高介電常數(High-k)材料取代二氧化矽,搭配金屬閘極取代多晶矽。

「介電常數(k)代表材料的電氣絕緣能力,由於鉿(Hf)介電常數遠高於二氧化矽,在相同電壓下可儲存更多電荷,有助於 DRAM 製程進一步微縮。」

換成白話文:同樣的電壓下,氧化鉿能抓住更多電荷不洩漏,等於用更厚的「等效厚度」達成同樣的絕緣效果,卻不用真的把物理厚度拉回去。這招其實不是什麼新鮮事——台積電在邏輯製程早就玩得滾瓜爛熟,但DRAM是另一種動物,要把HKMG塞進DRAM的電晶體又不破壞周邊電路的精細平衡,技術難度完全是不同檔次。

產能翻倍、HBM跟上:長鑫的戰略意圖很明確

技術突破是一回事,能不能量產變現又是另一回事。根據目前掌握的資訊,長鑫存儲現在三座12吋廠(兩座合肥、一座北京)月產能大約20萬片晶圓,年底要拉到30萬片,上海、合肥新廠加下去之後中期目標是60萬片,更長遠的規劃是2031年衝到每月80萬片。

「長鑫存儲目前營運三座 12 吋 DRAM 晶圓廠,兩座位於合肥、一座位於北京,總產能約每月 30 萬片晶圓。此外,長鑫存儲計畫在上海和合肥建設新廠;同時與北京經開區洽談融資,考慮在亦莊興建另一座 12 吋 DRAM 廠。這些項目加起來,產能可望提升至每月 60 萬片以上。」

這個數字代表什麼意思?對照一下:美光目前的全球月產能大約落在40-45萬片水準,長鑫如果真在2030年前後拉上80萬片,等於產能規模直接超車美光。當然,產能不等於良率、也不等於技術世代,但純粹從「量」的角度來看,這已經不是追趕者的姿態了。

另一個值得關注的動向是HBM佈局。市場消息指出,長鑫已經開始進行HBM2E風險試產,G4製程的HBM3樣品也在送測中。HBM這塊目前被SK海力士牢牢掐著,三星跟美光都在後面追,長鑫現在跳進來,坦白說短期內要撼動局面不太可能——但如果在DDR6、LPDDR5X這些主流產品站穩腳步,HBM反而像是「有更好、沒有也無傷大雅」的加分項。

HKMG不是萬靈丹,但確實打開了一扇門

說實話,導入HKMG只是「解決了通往1a節點的最大技術瓶頸」——原文引述的那句推特推文講得很精準。但從1a往前走,後面還有1b、1c、甚至更先進的世代,每個節點都有各自的物理極限要突破。長鑫現在等於拿到了入場券,但比賽才剛開始。

首先要面對的是成本結構問題。HKMG製程的複雜度遠高於傳統多晶矽閘極,沉積氧化鉿薄膜、金屬閘極堆疊、熱預算控制,每一步都燒錢。長鑫的優勢是中國市場內需夠大,消費性電子、伺服器、車用電子都能養活產線,但劣勢也很明顯——先進設備和材料的取得難度只會愈來愈高。

再者,競爭對手不會坐著看。三星、SK海力士、美光早在好幾年前就陸續導入HKMG相關技術,長鑫是追上「既有技術」,而不是創造「全新技術」。從追趕者變成並跑者需要時間,從並跑變成領跑需要的就不只是時間了。

【編輯觀點】
從產業面來看,長鑫存儲這波HKMG導入的真正意義,不在於技術本身有多突破——畢竟HKMG在邏輯晶片早就量產多年——而在於它證明了中國DRAM產業有能力把先進製程材料整合進量產線。這對既有三大廠來說,真正該緊張的不是「長鑫會不會在2027年超車」,而是「長鑫的良率和成本曲線能不能在兩年內拉近到威脅主流市場的距離」。如果每月80萬片產能真的在2031年達標,就算技術落後半個世代,光靠價格戰就能把DRAM市場攪得天翻地覆。對一般消費者來說,這意味著未來幾年記憶體價格可能不再被三大廠牢牢掌控,但同時也要有心理準備——地緣政治對半導體供應鏈的干擾只會更頻繁,庫存水位和價格波動恐怕會成為新常態。

中國記憶體版圖的下一步:量產規模先行,技術世代補課

長鑫的擴產規劃透露了一個很明確的戰略邏輯:先把量做出來,技術差距用時間和資金慢慢補。這種策略在半導體業不是沒有先例——南韓記憶體產業在1990年代也是這樣追過日本的。但時空背景不同,現在有美國設備出口管制、有材料供應鏈的區域化重組,長鑫要走這條路,腳下的荊棘比當年三星走的還要多。

另一個藏在細節裡的重點是:長鑫G4製程已經用於LPDDR5X產品,代表消費級市場已經開始驗證這套技術的可靠性。手機記憶體對功耗和穩定性的要求極高,如果LPDDR5X能在市場上站穩,等於幫HKMG製程掛了一次品質保證。接下來要觀察的是DDR6的研發驗證進度——伺服器市場的利潤遠高於消費級產品,那才是真正有肉的地方。

話說回來,這整個故事最有趣的其實不是技術本身。你有沒有注意到:長鑫在積極擴廠的同時,也還在跟北京經開區談融資。這代表什麼?代表這盤棋不是純市場行為,背後有政策資源在撐。在記憶體這種資本密集到誇張的產業,有國家級資金做後盾,燒錢的底氣就完全不一樣了。

從投資角度來看,未來三年DRAM市場的供給側變數會比過去十年加起來還多。長鑫的HKMG技術突破加上產能擴張,短期內還不會撼動報價體系——但2028年之後,如果月產能真的跨過40萬片門檻,三大廠就必須認真思考「價格防線」該設在哪裡了。

最後想留一個問題給讀者思考:當一家中國記憶體廠商的產能規模在2031年達到每月80萬片、技術世代只落後競爭對手一個節點時,全球DRAM市場的定價權還會牢牢掌握在韓美手中嗎?

記憶體業從來就不是單純的技術競賽,它是資本、政治、供應鏈韌性與工程實力的綜合角力。長鑫存儲這回證明了自己在工程面上有跟上來的實力,接下來的考題在資本與政治層面——而那可能是更難解的一題。

本文改寫整理自公開新聞來源,原始報導由科技新報發布。

常見問題 FAQ

長鑫存儲的HKMG技術突破對全球DRAM市場有什麼影響?

短期影響有限,但中長期可能改變供給結構。長鑫取得1a製程門票後,搭配產能擴張計畫,2028年後有機會以價格策略挑戰既有三大廠的市占格局。

HKMG技術是什麼?為什麼對DRAM製程這麼重要?

HKMG全稱為高介電常數金屬閘極技術,用氧化鉿等材料取代傳統二氧化矽絕緣層,能有效抑制漏電流、提升能源效率,是DRAM從1z推進到1a節點的關鍵工程解法。

長鑫存儲的產能擴張目標是什麼?

目前月產能約20萬片,預計年底達30萬片,上海與合肥新廠完工後中期目標為60萬片,2031年長期目標則是每月80萬片晶圓。

※ 此篇文章由 AI 改寫或生成,內容僅供參考,可能存在錯誤或不準確之處。

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