《創新者的窘境》一書中指出，成熟企業總是能在一輪又一輪的延續性技術浪潮中保持領先，但往往在面臨更為簡單的破壞性創新技術時遭遇失敗。在面對破壞性創新時，先進入市場的企業可以建立起巨大的先發優勢，這就是創新者的窘境。現在，DRAM市場的破壞性創新來了。近日，DRAM IP提供商Kilopass公司宣布推出垂直分層晶閘管(VLT)技術，宣稱有望顛覆目前的DRAM產業格局。
DRAM需求轉向云計算/服務器 面臨制程升級及功耗難題
來看看目前的DRAM市場吧。2015年全球DRAM市場為450億美元，在總產值為3500億美元的全球IC市場中的重要性不言自明。
從市場需求來看，PC、手機等需求趨緩，新的增長點將出現在云計算/服務器等市場領域。分析顯示，今年DDR4 DRAM預估在整個服務器市場份額的比重將躥升至八成。
在制程方面，三強中三星、SK海力士、美光均已導入20nm制程，且三星業已成功導入18nm制程。但有分析顯示，DRAM制程自2010年以來已放緩了步伐，因為DRAM是靠電容電位來記錄其邏輯值的，而摩爾定律不包括電容，因而2017年SoC將在7nm工藝實現，3D NAND將實現64/96層堆疊，而DARM將停滯于1xnm工藝。
這就帶來了“阿琉克斯之踵”。Kilopass首席執行官Charlie Cheng指出，一是傳統DRAM采用的存儲單元結構是1個晶體管搭配一個電容器(1T1C)。受制于電容的尺寸和容量，DRAM的尺寸縮小再往下走非常困難。二是DRAM新的增長點將集中在云計算/服務器等領域，對DRAM有更嚴苛的功耗要求，傳統的DRAM難以成全。
Charlie Cheng解釋說，因電容無可避免地有漏電現象而使電位下降，需要周期性地對高電位電容進行充電而保持其穩定。而工藝提升使得較小的晶體管帶來更多的漏電流，且較小的電容擁有更少的電容量，這將導致兩次刷新之間的間隔時間必須縮短。由于刷新周期頻率的加快，16Gb的DDR DRAM中高達20%的原始帶寬將丟失，這使CPU必須分擔一部分性能來保持系統競爭力。這對于常年處于80度以上高溫環境的服務器來說，是極大的負累。因而，DRAM市場迫切需要新的變革。
VLT技術存多重優勢 現可支持20nm節點量產
為解決這一難題，業界也多方求索，如3D XPoint、磁變存儲器(MRAM)、阻變存儲器(RRAM)和相變存儲器(PCM)等，目標是實現具備低延遲與高使用壽命水平，又能夠實現可擴展存儲單元的新型方案，但究竟誰能勝出尚未定論。
而Kilopass另辟蹊徑，開發了獨特的VLT技術。之前Kilopass自主研發的嵌入式一次性可編程(OTP)技術，與ROM、Fuse、eFlash等或不安全、或存儲單元太大、或可擴展性不強等相比優勢顯著，在全球DRAM市場中已占據60%的份額。Charlie Cheng介紹說，VLT技術是通過垂直方式實現晶閘管架構來形成鎖存，不需要傳統DRAM所需電容。因此，不再需要刷新，也不存在漏電，性能利用率可以達到100%。
“與目前最主流的DRAM技術相比，VLT技術與現有的DDR標準兼容，具有更小的存儲單元、更高效的結構、更少的加工步驟，可將尺寸縮小近30%，待機功耗降低10倍，性能提高15%，晶圓光照加工步驟減少三成，與目前主流20nm DRAM相比制造成本降低45%。最為關鍵的是，VLT避開了傳統DRAM制造中最大的挑戰，即溝道電容的制造，從而規避了相關的專利沖突，這一點具有很重要的戰略意義。”
在記者提及的量產工藝驗證方面，他表示，VLT采用的工藝技術與邏輯CMOS的工藝兼容，也不需要采用新的材料，客戶原有的生產線并不需要進行太多的更改就可生產基于VLT技術的DRAM，還可以利用模擬器軟件調整技術和良率。
據悉，VLT存儲單元的器件測試已于去年完成，完整的內存測試芯片于5月份成功流片。現Kilopass已可提供支持20nm 到30nm節點的VLT DRAM技術，而新一代10nm技術的驗證有望在明年完成。
發展存儲器已成IC重要戰略 VLT能否成第二選擇?
之所以如此詳盡地介紹VLT新技術，眾所周知的原因是存儲器是IC產業的基石之一，發展存儲器產業已成為中國IC業的重要戰略。中國高端芯片聯盟理事長、國家集成電路產業投資基金股份有限公司總裁丁文武曾指出，IC是我國進口最大宗產品，存儲器則是中國進口IC最大宗的產品，比例已超四分之一。存儲器將廣泛應用于云計算、物聯網、消費電子產品中，可謂明星產業，未來將以10%的復合增長率持續增長。巨大的市場需求，是存儲器的發展動力；而信息安全和產業安全則是實施存儲器的戰略需要，否則在未來產業發展制高點中將永遠依賴于人、受制于人。
近年來國內企業也紛紛加大投入布局存儲產業，長江存儲投資240億美元打造國內集成電路存儲器產業基地，主攻3D NAND和DRAM，預計2020年實現月產能30萬片（其中3D-NAND 20萬片，DRAM 10萬片）。福建晉華存儲器IC生產線項目作為國家重點支持的DRAM存儲器生產項目，一期投資額達370億元。
然則，DRAM市場“知易行難”。與NAND閃存較為混亂的市場態勢相較，DRAM市場三星、海力士和美光三強鼎立的狀態結構穩固，三家企業共同占有超過90%的市場份額。此外，現有DRAM的最關鍵技術是電容存儲單元，它不僅帶來了特有的制造挑戰，還被DRAM存儲器三大巨頭的專利所保護，中國大陸欲進軍DRAM產業的困難不可小視。
“為了進入DRAM市場，后發的中國廠商需繞開技術授權限制，必須利用創新的替代方案，以爭取實現差異化，推動競爭升級，VLT技術雖無法替代現有的DRAM技術，但可成為中國發展DRAM的第二條路徑。” Charlie Cheng強調說，“VLT技術所需的投資額度不大，且已在20nm至31 nm工藝通過驗證，是一條可行的自主性發展的技術道路。加上需要支付kilopass的授權費用和驗證費用，大約投入100萬美元就可以實現投產。”
Charlie Cheng透露，Kilopass會在全球各國中選擇3~4家企業做授權，目前已有跟武漢等方做深入接洽。
未來是場硬仗 存儲器之路何去何從？
雖然VLT如此光環加身，但DRAM陣營亦不會坐視不理。
DRAM 標準從非同步的 DIP、EDO DRAM、同步的 SDRM、進展到上下緣皆可觸發的 DDR DRAM。雖然 DRAM未來在速度與耗電量的改進空間不大，但產業界早已積極開發類似的內存架構，如MRAM 、RRAM等，DDR4 會不會是末代 DRAM 標準，誰也無法預測。
半導體知名專家莫大康亦分析說，Kilopass公司提出的VLT技術制造DRAM是條好的思路，可以嘗試，但未來能否實現規模量產可能尚不好言。因為全球DRAM業為了尋找替代品已經奮斗多年，尚沒有定論。
對國內來說，3D閃存雖是“板上釘釘”要加快發展，但在DRAM層面不是“華山一條路”。在中國存儲器產業急需尋求突破的重要歷史階段，尋找一種最具有競爭力和發展潛力的DRAM，緊迫且意義重大，這也注定是場艱難的硬仗。
莫大康表示，國外巨頭可能是先打IP戰，控制技術與人才流失，最后一招是打價格戰，讓國內企業在資金方面無法承受。“因而，國內現階段存儲器自行研發一定要加緊突破，而且一定要把研發與量產結合在一起，改變之前兩者脫節的弊病。同時要充分利用好設備制造商，它們手中握有許多關鍵工藝技術，在提供設備的同時與存儲器廠商分享。”莫大康強調，“無論是3D NAND 閃存或是DRAM，中國首要解決的是從無到有的問題，相信這是完全可能的。然而由于采用技術的不同，以及制造成本方面的顯著差異，未來的痛點是如何在面臨巨額虧損下不動搖、不氣餒，只有堅持下去才有成功的希望。”