AI對儲存晶片的需求拉動,絲毫不亞於對GPU的衝擊。
當我們談論中國晶片產業“卡脖子”的時候,一堵堵技術高牆背後,到底擋住的是一些什麼東西?
答案可能比你想像的更具體:一種樹脂、一層薄膜、一團高純氣體。一顆指甲蓋大小的DRAM儲存晶片,集結了人類工業體系中最精密的材料、最苛刻的工藝和最漫長的產業鏈。而真正決定這顆晶片能否造出來、能造多少、能賣多貴的,不只是一台光刻機,還有隱藏在上游的數百種關鍵材料。
2026年5月,中國國產DRAM龍頭長鑫科技正式啟動科創板上市計畫。這家紮根合肥的科技公司,以其一季度508億元的營收和330億元的淨利潤刷新了市場對中國國產儲存晶片的想像空間,也成為觀察中國半導體材料生態的最佳樣本。
故事不妨從這顆即將上市的“明星晶片”講起。
▍01 一家改寫全球DRAM產業版圖的公司
先來感受幾個數字——不是為了堆砌資料,而是因為這一連串數字本身比任何形容詞都更有說服力。
根據2026年5月17日更新的科創板IPO招股書,長鑫科技2025年全年營收617.99億元,同比增長超過155%,全年淨利潤71.44億元,同比增長超過178%。2026年第一季度,公司營收高達508億元,同比增長超過719%,淨利潤約330億元,同比增長超過1268%。
這令人驚嘆的增長意味著什麼?全球DRAM市場數十年來由三星、SK海力士和美光三家巨頭把持,三者合計份額常年超過90%。長鑫科技作為後來者,正在這條被巨頭壟斷的賽道上硬生生撕開一道口子。用業內人士的話說:長鑫科技已是無可爭議的中國第一、全球第四DRAM廠商。
但在這份亮眼的成績單背後,有一個至關重要卻常被外界忽略的維度:長鑫科技的迅猛擴張正在以前所未有的力度拉動整條上游材料產業鏈。
那麼,這顆DRAM晶片裡面到底藏著什麼材料?
▍02 DRAM儲存晶片的內部構造
要理解材料為什麼重要,首先你得知道這顆晶片是怎麼搭建起來的。
宏觀結構來看,一顆完整的DRAM晶片遵循“晶圓級核心+封裝級結構”的基本架構,其中晶圓級核心是功能主體,佔材料總成本的70%以上,封裝級結構則負責保護晶片免受物理和化學損傷,並提供電連接和散熱通道。
(1)晶圓級核心
晶圓級核心主要由儲存單元陣列和外圍電路兩部分組成。
儲存單元陣列是DRAM晶片的靈魂,佔據了晶片面積的80%-85%,它由數十億個基本儲存單元組成,每個儲存單元可以儲存1位元的資料,也就是二進制的“0”或“1”。
DRAM的基本儲存單元採用經典的“1T1C”結構,即由1個電晶體和1個電容組成,電晶體相當於一個“開關”,控制著對電容的訪問,電容則相當於一個“微型電池”,通過儲存電荷的多少來表示資料——有電荷為“1”,無電荷為“0”。
這個看似簡單的結構,卻是半導體製造工藝的極致體現。以16nm DDR5晶片為例,在1平方毫米的面積上整合超過數億個1T1C儲存單元,每個電容的直徑不到20奈米,深度卻達到了140奈米,相當於在一根頭髮絲的萬分之一的寬度上,挖出了一個深度是寬度90倍的“深井”。
外圍電路佔晶片面積的15%-20%,負責地址譯碼、讀寫放大、控制邏輯和I/O介面功能。地址譯碼器根據輸入的地址訊號,選擇對應的儲存單元;讀寫放大器檢測電容上微弱的電荷變化,並將訊號放大到可識別的水平;控制邏輯電路協調晶片內部各個模組的工作;I/O介面則實現晶片與外部系統的資料交換。
(2)封裝級結構
晶圓製造完成後,需要經過切割、封裝等工序,才能成為我們最終看到的DRAM晶片。目前主流的DRAM晶片採用FBGA細間距球柵陣列封裝,一個典型的FBGA封裝結構包括封裝基板、焊球、底部填充膠和塑封料。
封裝基板是連接DRAM裸片與外部電路的關鍵中間載體,焊球位於封裝底部,用於將晶片銲接到記憶體模組PCB上,底部填充膠填充晶片與基板之間的間隙,增強機械強度和散熱能力,塑封料則包裹整個晶片,提供物理保護和絕緣。
我們平時在電腦上使用的“記憶體條”,實際上是一個記憶體模組,它將多顆DRAM晶片銲接在PCB板上,並整合了PMIC電源管理積體電路、RCD暫存器時鐘驅動器、DB資料緩衝器等控制晶片。
▍03 一塊晶片所需的“材料圖譜”
如果把DRAM晶片拆開看,你大概會驚訝於它“吃”進去的東西之多。從基底到頂層封裝,每一種材料都有自己不可替代的角色,也都有一條專門的供應鏈在背後支撐。整顆晶片的製造可以拆分為以下關鍵環節:
(1)矽片
半導體矽片是晶片製造的物理基礎,一片12英吋晶圓的出廠價約80-120美元,佔晶片總成本的30%-40%。這個市場規模約125億美元,但能坐上牌桌的玩家一隻手就數得過來。
信越化學獨佔全球約28%-32%的份額,長期穩坐第一把交椅——從台積電到三星,最先進製程的晶片幾乎都跑在它的矽片上。緊隨其後的是同樣來自日本的SUMCO(勝高),份額約21%-22%。信越化學和SUMCO兩家合計佔有率超過50%,且在300mm大矽片這一最尖端品類中近乎“雙寡頭”般的存在。排在後面的還包括環球晶圓(約16%-17%)、德國Siltronic(約13%)和韓國SK Siltron(約11%-12%)。前五大廠商合計佔據了全球90%以上的市場份額。
(2)光刻膠
光刻膠是光刻工藝中決定電路圖案精度的核心耗材,如果說ASML賣的是“照相機”,那麼“膠片”全在日本手裡。日本企業合計壟斷約75.9%的市場份額,如果只看ArF和EUV等高端品類,這一比例超過94%。
東京應化(TOK)以約23%-26%的全球份額位居行業第一,是唯一一家實現從i線到EUV全波段覆蓋的企業,其EUV光刻膠市佔率達38%,KrF光刻膠市佔率36.6%。JSR全球份額約19%,在高端製程光刻膠領域市佔率超過35%。信越化學憑藉超高純度的樹脂原料壟斷高端感光劑供應。美國杜邦是前十強中唯一的非日本企業,在ArF和KrF光刻膠領域佔全球約17%的份額。一個令人警醒的資料是:EUV光刻膠超過90%由日本企業供應,業界普遍認為這一局面在2030年前都難以被打破。
(3)前驅體
前驅體是在晶圓表面“生長”出奈米級薄膜的關鍵材料,直接決定晶片中電容介質層和金屬互連的性能極限。與矽片和光刻膠高度集中的格局不同,前驅體領域的玩家分佈更加均衡。
德國默克集團是全球最大的半導體CVD和ALD用前驅體生產商,佔有約28%的市場份額。法國液化空氣位居第二,在ALD前驅體細分領域以超過12%的份額領跑。美國Entegris與默克、液化空氣共同構成行業第一梯隊。前三大廠商合計控制全球約62%的市場,但前驅體品類極為分散(細分種類多達數十種),韓國SK Materials、日本ADEKA和Tri Chemical等企業各自在特定品類上擁有難以替代的技術優勢,表面上看集中度資料不如其他材料品類高,實際上每一個細分賽道的競爭壁壘都不容小覷。
(4)濺射靶材
濺射靶材是晶片金屬互聯層的材料來源——高能離子轟擊靶材表面,將金屬原子“濺射”到晶圓表面形成導電薄膜。全球市場約80%的份額被少數幾家跨國巨頭牢牢把控。
日本JX日礦金屬(JX Metals)是濺射靶材領域當之無愧的全球龍頭,其銅系靶材市場份額穩居全球第一。美國霍尼韋爾在銅系靶材領域緊隨其後,市場佔有率居全球第二,同時在EUV光刻機用高端靶材方面具有壟斷性優勢。日本東曹株式會社的銅靶市佔率約25%,其12英吋晶圓用銅靶全球市佔率更是超過60%。美國普萊克斯同樣是全球高純銅及銅合金靶材的主要供應商。日本愛發科和住友化學在特定金屬靶材品類上也各具技術優勢。
(5)CMP拋光液
如果把晶片製造比作精雕細琢,CMP(化學機械拋光)就是最後的“打磨拋光”工序。7nm以下製程的晶片需經歷超過30次CMP步驟,每一次都離不開高純度的拋光液,其磨料純度要求高達99.9999%以上,否則一道劃痕就可能導致整片晶圓報廢。全球CMP拋光液市場長期被美日企業壟斷,超過80%的份額集中在五大巨頭手中。
美國Entegris長期佔據全球第一的位置,份額約28%。日本Fujimi份額約18%,以奈米磨料粒徑的極致控制著稱。日本Resonac份額約12%,在鎢拋光液等特殊品類上技術領先。美國杜邦和德國默克也位列前五。在7nm以下高端製程中,前五大廠商的合計市佔率超過90%,中國國產化率不足10%。
(6)電子特氣
電子特種氣體被稱為電子工業的“血液”,覆蓋光刻、刻蝕、沉積、摻雜、清洗等幾乎所有關鍵製程環節。其純度要求達到6N級(99.9999%)以上,部分特種氣體甚至達到9N級(99.9999999%),對顆粒物和金屬雜質的容忍度以ppb(十億分之一)為單位。
全球電子特氣市場由四大巨頭高度壟斷:德國林德集團擁有7N級電子氣量產技術,是台積電和三星的主力供應商;法國液化空氣在光刻氣領域近乎壟斷,EUV光刻機所需的氖氣市佔率高達90%;美國空氣化工在電子級氨、笑氣等領域技術領先,年研發投入超10億美元;日本大陽日酸掌握9N級超高純提純技術,在氘代氣體等特種氣體領域具有獨家優勢。四家企業合計佔據全球91%的市場份額,在中國市場的合計佔比也高達88%,而本土企業的合計份額不足5%。日本關東電化在鎢沉積氣體(WF₆)領域、昭和電工在蝕刻氣體領域的細分統治力同樣令人矚目。
(7)封裝基板
封裝基板是晶片走向外部世界的“最後一關”。
DRAM晶片最終需要封裝成模組(例如記憶體條),封裝基板承擔著連接晶片與外部電路的物理載體功能。隨著晶片密度不斷提升,封裝基板本身也越來越複雜,其核心材料的重要性不斷上升。
目前封裝基板主要採用兩種核心樹脂體系:BT樹脂和ABF樹脂。
全球BT樹脂市場被三菱瓦斯等日本企業高度壟斷,意味著任何希望生產DRAM封裝基板的企業,幾乎都繞不開三菱瓦斯這道關。
斤風曾在《從卡脖子到反殺,中國黑馬硬剛全球化工巨頭!》文中詳細介紹BT樹脂以及相關企業三精科技。
封裝基板的主要生產企業包括:韓國的三星電機(SEMCO)、LG Innotek,台灣的欣興電子(Unimicron)、南亞電路板(Nan Ya PCB),日本的揖斐電(Ibiden)、新光電氣(Shinko)。
除了樹脂基材,封裝基板還需要用到銅箔(電路導體)、阻焊油墨(保護層)、預浸料(結構支撐)等一系列輔助材料,涉及的供應商鏈條同樣龐雜。
▍04 為什麼必須是BT樹脂?
這個問題確實值得好好掰扯一下。
BT樹脂是一種高性能熱固性樹脂。它由日本三菱瓦斯化學公司在1982年開發,至今仍是半導體封裝領域不可替代的核心材料。它的核心特性包括:耐高溫(Tg突破280℃)、低介電損耗(Df<0.01)、低介電常數(Dk<3.0)、高絕緣、高透波、抗輻射以及極低膨脹係數(CTE)。簡單理解就是:耐高溫、不變形、訊號損耗低——這三個優點恰好是儲存晶片封裝最看重的。
在DRAM和NAND Flash封裝中,BT基板佔全球載板約70%的份額。尤其在HBM(高頻寬儲存器)等先進儲存晶片中,BT基板憑藉優異的耐熱性和尺寸穩定性成為行業首選。
但問題來了,半導體封裝還有另一款“明星材料”叫ABF樹脂(Ajinomoto Build-up Film,味之素堆積薄膜),在英特爾、高通驍龍、NVIDIA等高端處理器的封裝基板中被大量使用,供應商是日本味之素集團旗下的味之素精密技術公司(Ajinomoto Fine-Techno)。隨著AI晶片需求爆發,ABF樹脂一度出現嚴重短缺,成為整個半導體行業的熱門話題。
很多人會問:ABF聽上去更“高級”,能做更細的線路(線寬/線距可達12/12μm甚至更小),廣泛用於CPU、GPU等高算力晶片。為什麼儲存晶片偏偏不用ABF,而要“捨近求遠”使用BT?
這就涉及到ABF和BT最本質的性能差異。
BT樹脂含有玻纖紗層,這使得基板更硬、雷射鑽孔難度更高、布線能力不如ABF精細。但正是這層玻纖紗賦予了BT一個ABF難以匹敵的優勢:卓越的尺寸穩定性。在溫度劇烈變化的工況下,BT基板能有效防止熱脹冷縮導致線路變形或斷裂。而ABF雖然能做更細的線路,卻缺乏玻纖紗層的“骨架”支撐,尺寸穩定性相對較弱。
DRAM儲存晶片面對的是什麼使用場景?高頻率的讀寫操作、劇烈的溫度變化、伺服器機房24×7不間斷運轉。在這樣的工作條件下,線路的可靠性遠比線路的精細度重要。儲存晶片的I/O數量相對CPU/GPU也少得多,對“極細線路”的需求並不迫切,反而是對訊號完整性、熱穩定性的要求極高——這正是BT樹脂的強項。
所以,這不是一個“誰更高級”的比較,需要極致運算的CPU和GPU用ABF,需要極致可靠的儲存晶片用BT。 兩種樹脂分別把守半導體世界兩個最核心的疆域,誰也替代不了誰。
▍05 當大模型開始吞噬每一種材料
說到AI對半導體的影響,很多人第一反應是輝達。GPU需求暴增、算力緊缺、H100一卡難求——這些敘事已經被講爛了。但有一個同樣重要卻相對被低估的維度:AI對儲存晶片的需求拉動,規模之大、結構之變,絲毫不亞於對GPU的衝擊。
先看數字。根據多家機構的預測,2025年全球DRAM市場規模約為1500億美元,到2030年有望突破5500億美元,複合增長率約30%。驅動這一增長的核心動力,正是AI資料中心的擴張。
為什麼AI這麼耗記憶體?
訓練一個大型語言模型需要海量資料,推理一次也需要把模型參數全部載入進來。GPT-4等級的模型參數量超過兆,僅是載入模型本身就需要數百GB的記憶體。而AI推理是高並行場景,一個資料中心同時運行成千上萬個推理請求,對記憶體的總量和頻寬都提出了極高要求。
這裡有一個關鍵的技術演變值得特別說明:HBM(高頻寬儲存器)的崛起。
HBM本質上是一種將DRAM晶片堆疊封裝的技術路線,通過矽穿孔(TSV)技術將多顆DRAM Die垂直互聯,然後通過矽中介層(Interposer)與GPU或AI加速器封裝在一起,實現超高的記憶體頻寬。NVIDIA H100配備了80GB HBM3,記憶體頻寬高達3.35TB/s,這個數字是傳統DDR5的十倍以上。
但AI對儲存的影響不止於HBM。
伺服器DRAM需求同樣在爆發。每台AI伺服器配備的DRAM數量遠超普通伺服器,一台搭載8塊H100的DGX H100伺服器,標配記憶體高達2TB,是普通雙路伺服器的十倍以上。隨著全球資料中心加速AI化改造,DRAM整體出貨量和均價均在持續上升。
邊緣AI裝置的普及也在拓寬需求來源。手機、PC、汽車、工業裝置甚至火箭、衛星、無人機都紛紛加入AI計算能力,LPDDR(低功耗DRAM)和LPCAMM等新規格迎來換機周期驅動的大規模替換需求。
AI對儲存的影響還體現在技術迭代速度的加快。DDR5的滲透率在AI伺服器需求的推動下快速提升,DDR6已進入早期規格討論階段。儲存晶片的製程迭代、新材料的引入,都在AI這個需求催化劑的加持下明顯提速。
說到這裡,你可能已經意識到一個有意思的閉環——AI拉動儲存晶片需求,儲存晶片擴產拉動材料需求,材料產能瓶頸又反過來制約儲存晶片的供應。當AI的算力競賽進入白熱化階段,決定最終勝負的可能不是某一家晶片公司的設計能力,而是BT樹脂的產能能不能跟上、高K前驅體的純度夠不夠高、12英吋矽片的合格率能不能再提升一個百分點。
▍06 寫在最後
回到開頭那個問題:中國晶片產業被“卡”住的到底是什麼?
答案或許比“光刻機”三個字要複雜得多。從長鑫科技的崛起可以看到,中國DRAM產業在產品端已經實現了令人驚嘆的跨越——三年時間,從虧損百億到日賺數億,從全球第五之外躍升至全球第四。
但在上游的材料端,中國國產替代的征程仍處於“分段突破”階段:矽片、光刻膠、特氣、靶材等領域已有龍頭企業嶄露頭角,但在高端ArF/EUV光刻膠、BT樹脂、部分前驅體品類上,日本和歐美企業依然把控著話語權。
長鑫科技的上市是一面放大鏡,它讓人們更清晰地看到一條仍在成長中的中國國產儲存材料產業鏈的韌性與短板。
而AI的浪潮則是一台加速器,它在短短幾年內將儲存晶片的供需關係徹底重構,讓每一克前驅體、每一平方米BT基板的價值都發生了躍遷。
也許下次當你打開手機、啟動電腦、或在雲端跑一個AI模型的時候,你可以花一秒鐘想一想——在這流暢體驗的背後,是一整個由樹脂、薄膜、氣體和矽片構成的微觀世界在高速運轉。
而這個世界也在經歷一場深刻的重塑。 (斤風萬象)
