本文來自中國電子報，作者/許子皓、張依依。
當(dāng)前，多家存儲大廠釋出低迷信號，擴產(chǎn)規(guī)劃更是相繼放緩。TrendForce集邦咨詢預(yù)測，第三季度NAND閃存價格跌幅將擴大至8%~13%，且跌勢有可能延續(xù)至第四季度。明年上半年，NAND閃存價格或仍處于下跌狀態(tài)。
盡管已經(jīng)感受到市場下行的寒風(fēng)，存儲廠商在先進技術(shù)方面的競爭卻不見頹靡。日前，美光宣布推出全球首款232層NAND，比特密度比上一代176層NAND高出45%以上；三星電子預(yù)計將在今年內(nèi)發(fā)布236層NAND閃存產(chǎn)品，還計劃在本月開設(shè)一個新的研發(fā)中心，負責(zé)更先進NAND閃存產(chǎn)品的開發(fā)；SK海力士最近也完成了238層NAND產(chǎn)品的開發(fā)。在各家廠商你追我趕的比拼中，一場關(guān)于閃存的爭霸賽再次拉開帷幕。
NAND紅海中的“淘金者”
NAND閃存的出現(xiàn)是一項極其偉大的發(fā)明。從某種意義上說，NAND閃存引領(lǐng)數(shù)據(jù)存儲進入了新時代，使人們?nèi)粘Ｋ玫闹悄苁謾C、電腦、智能汽車等產(chǎn)品得到了質(zhì)的飛躍，也為云計算、大數(shù)據(jù)、VR設(shè)備、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛等新興領(lǐng)域的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
當(dāng)時間的指針撥回到1987年，日本企業(yè)東芝存儲締造了NAND閃存誕生的奇跡。這一創(chuàng)舉，距今有35年的歷史。
現(xiàn)如今，東芝存儲已更名為鎧俠。4月25日，鎧俠發(fā)文慶祝NAND閃存發(fā)明35周年。鎧俠方面坦言，NAND閃存技術(shù)是一項具有顛覆性的技術(shù)，它帶來的深遠影響從根本上改變了人們的生活、工作和娛樂方式。如果沒有NAND閃存這一影響力貫穿幾十年的創(chuàng)新技術(shù)，20世紀90年代的MP3播放器與如今的智能手機都將不會存在。
來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院
從35年以前的“零”起步，NAND閃存如今的市場規(guī)模已經(jīng)達到700億美元。在容量方面，NAND閃存已經(jīng)從4Mb增加到1.33Tb實現(xiàn)了3.33萬倍的增長。從該指數(shù)增長的角度來看，在20世紀90年代，最大容量的閃存僅可以容納1/8張照片，時至今日，NAND的最大容量已發(fā)展到能夠存儲39000張照片。
2013年，韓國三星研發(fā)出V-NAND閃存技術(shù)又是一個新的里程碑。這是一種通過垂直堆疊3D空間中的穿孔連接其單元層的解決方案，不僅突破了NAND閃存只能使用二維結(jié)構(gòu)的局限性，也讓NAND閃存從二維結(jié)構(gòu)進化到三維結(jié)構(gòu)，成為當(dāng)前的主流技術(shù)之一。
在第一代（24層）V NAND閃存商業(yè)化之后，3D NAND閃存領(lǐng)域的技術(shù)進步速度極快，第二代（32層）、第三代（48層）、第四代（64/72層）、第五代（92/96層）、第六代（128層）、第七代（176層）技術(shù)紛紛涌現(xiàn)。在短短9年時間里，堆疊層數(shù)逐漸成為各大閃存企業(yè)的競爭焦點。
今年2月初，三星發(fā)布公告稱，將在2022年底或2023年上半年推出200層以上的3D NAND芯片，并在2023年上半年開始量產(chǎn)。預(yù)計三星第一款200層以上3D NAND芯片的層數(shù)將達到224層。
在大家都認為三星這個3D NAND閃存的締造者，將繼續(xù)引領(lǐng)技術(shù)潮流，甚至將3D NAND閃存帶入200+層新時代的時候，美光打了三星一個措手不及。7月26日，美國存儲芯片巨頭美光發(fā)表公告稱，原定于今年年底開始量產(chǎn)的全球首款232層3D NAND芯片，已經(jīng)提前量產(chǎn)，預(yù)示著3D NAND芯片進入200+層時代。美光技術(shù)和產(chǎn)品執(zhí)行副總裁Scott DeBoer表示：“美光的232層NAND芯片是存儲芯片創(chuàng)新性的分水嶺，也證明了現(xiàn)階段的技術(shù)具有將3D NAND芯片的層數(shù)擴展至200層以上的能力。”美光此舉可以說是后發(fā)制人，而且這也不是美光第一次這么做了。早在2022年1月，美光就早于三星率先發(fā)布了業(yè)內(nèi)首款176層3D NAND芯片。
賽迪顧問集成電路中心高級分析師楊俊剛表示，美光一直是存儲器領(lǐng)域的領(lǐng)先者，在DRAM和NOR閃存領(lǐng)域一直擁有豐富的技術(shù)儲備和經(jīng)驗，擁有成熟的制造產(chǎn)線和產(chǎn)能。美光在發(fā)展NAND閃存的過程中，也多方尋求合作，包括前后和爾必達、英特爾展開NAND閃存的合作，快速積累技術(shù)和經(jīng)驗，為美光NAND閃存成功崛起奠定了基礎(chǔ)。
半導(dǎo)體行業(yè)專家池憲念向《中國電子報》記者指出：“美光此次技術(shù)突破，可降低其生產(chǎn)成本，并使美光擁有最先進閃存芯片的定價權(quán)，這會為其增加更多的利潤；另一方面，美光借此進一步提高了自己的技術(shù)門檻，拉開與其它廠商的差距，使其在存儲芯片市場上的競爭力和3D NAND閃存市場份額得到進一步增加。”
在這個勢頭下，美光決心要搶占更多的市場份額。8月9日，存儲芯片制造企業(yè)美光宣布，將在10年內(nèi)，分階段投資400億美元建設(shè)先進存儲芯片制造工廠，這也是美國存儲制造行業(yè)最大規(guī)模的一次投資。據(jù)了解，此次宣布的400億美元投資計劃，是其去年宣布的1500億美元全球投資方案中的一部分。美光方面表示，隨著汽車和數(shù)據(jù)中心等關(guān)鍵市場對內(nèi)存的需求不斷增長，再加上人工智能和5G技術(shù)的加速應(yīng)用，公司將根據(jù)行業(yè)需求趨勢，增加整體供應(yīng)量。
層數(shù)之爭日趨白熱化
美光在閃存領(lǐng)域的技術(shù)突破，將3D NAND閃存技術(shù)提升至新高度。圍繞著更高的層數(shù)，各家閃存企業(yè)的競爭日趨白熱化。
8月3日，韓國知名存儲芯片廠商SK海力士宣布成功研發(fā)了業(yè)界最高層數(shù)的238層4D NAND閃存，并且在美國圣克拉拉舉行的2022閃存峰會上亮相了首款新產(chǎn)品。SK海力士表示：“此次238層NAND 4D閃存在達到業(yè)界最高堆棧層數(shù)的同時實現(xiàn)了全球最小的面積。”
三星在NAND閃存市場也在不斷提速。日前，三星宣布將在今年內(nèi)發(fā)布236層NAND閃存產(chǎn)品。另一邊，同樣來自韓國的SK海力士收購了英特爾位于中國大連工廠的NAND閃存業(yè)務(wù)。在這次收購之后，它的市場總份額達到全球第二，僅次于三星。顯而易見，兩大韓廠在市場份額方面占據(jù)了NAND閃存的半壁江山。美光想要沖破韓國雙雄這道銅墻鐵壁，仍有一條不短的路要走。
不過，比起韓國雙雄，美光在閃存領(lǐng)域也具備獨特優(yōu)勢。北京半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會副秘書長朱晶對記者表示，“專注”與“聚焦”正是美光在NAND市場表現(xiàn)強勁的原因之一。美光果斷退出傲騰內(nèi)存業(yè)務(wù)之后，一直專注于NAND市場，這個戰(zhàn)略無疑是明智之舉。相比之下，三星推出新品的速度沒有美光快，這可能是因為三星把不小的精力投入在了代工業(yè)務(wù)上，因而在存儲器市場“顧此失彼”。
值得注意的是，雖然閃存的層數(shù)越多，單位空間存儲密度就越大，總存儲容量越容易提升，但層數(shù)并不是決定閃存性能的唯一指標。創(chuàng)道投資咨詢總經(jīng)理步日欣在接受《中國電子報》記者采訪時表示，3D NAND閃存堆疊技術(shù)在原理上可以理解為，通過堆疊方式，在更小的空間和面積中實現(xiàn)各大的存儲容量。但是各個廠商都有各自的技術(shù)架構(gòu)和演進路線圖，彼此間不完全一致，各家都有自己的技術(shù)工藝特色。在低層級的時候，3D堆疊確實能夠顯著提升閃存的性能，但是隨著層數(shù)的增加，性能提升也會遭遇瓶頸，需要在技術(shù)、成本和性能之間尋找一個平衡。
“層數(shù)的領(lǐng)先并不能代表美光在閃存技術(shù)上已經(jīng)超過了三星。”池憲念解釋道，業(yè)界衡量閃存產(chǎn)品的先進性，除了要看堆疊層數(shù)以外，還需要對接口速度、可靠性、隨機讀取性能、低能耗、增加每單元位數(shù)等方面指標進行對比。此外，業(yè)界還希望在生產(chǎn)過程中能夠?qū)崿F(xiàn)低成本、低損耗。在堆疊層數(shù)落后的情況下，三星可以通過提高產(chǎn)品的實際性能來提升自身的競爭力。
“美光率先推出238層NAND，雖然對企業(yè)形象的提升起到一定作用，但很難說美光的技術(shù)就獨步天下。”美光資深工程師、盛海峰博士對記者表示，該技術(shù)對市場份額的影響并不大。盛海峰進一步解釋道，NAND領(lǐng)域有消費電子（手機電腦等）、云計算、數(shù)據(jù)中心及汽車電子等幾個市場，不同市場有不同要求。消費電子產(chǎn)品追求存儲量大和功耗小，但近年來，有云存儲讓相關(guān)市場對存儲量的追求幾乎走到盡頭，“512G”對大多數(shù)手機用戶來講應(yīng)該是足夠的。三星作為手機和個人電腦的生產(chǎn)大戶，在市場份額方面具備得天獨厚的優(yōu)勢。
放眼其他市場，云計算和數(shù)據(jù)中心的首要要求是耗電小，同時對可靠性的要求也高于消費電子。而對可靠性要求最高的市場是汽車電子。“汽車電子客戶的忠誠度也是最高的，因為認證一個新供應(yīng)商的周期和成本很高。美光在汽車電子領(lǐng)域深耕多年，現(xiàn)在是吃到了紅利。”盛海峰對記者說。
層數(shù)高雖然不代表最先進，但確實也能夠證明美光的自身實力。TrendForce集邦咨詢分析師敖國鋒就認為，層數(shù)的確可能不代表技術(shù)最先進，但是唯有透過堆高層數(shù)，才有機會提升存儲的容量，在成本上才具有優(yōu)勢。除了看層數(shù)之外，對閃存芯片的傳輸速度也是另一個關(guān)注的重點。目前看來，美光下一代產(chǎn)品的存儲速度看起來是相當(dāng)快速，要看后續(xù)韓系廠商是否也可以推出類似高速度傳輸?shù)漠a(chǎn)品。
三星領(lǐng)先地位暫時難以撼動
鎧俠與西部數(shù)據(jù)結(jié)成的同盟一樣不可小覷。近年來，雙方一直在加深合作，計劃于2024年之前推出200層以上的3D NAND芯片。鎧俠此前積累了大量的技術(shù)和專利，在技術(shù)研發(fā)方面一直保持著高速發(fā)展。不久前，鎧俠和西部聯(lián)合開發(fā)的NAND閃存堆疊層數(shù)達到162層。雖然，這一成果和美光、三星和SK海力士相繼推出的200多層NAND閃存技術(shù)相比有一定差距，但是鎧俠和西部數(shù)據(jù)通過高密度化和超多值化等新結(jié)構(gòu)技術(shù)組合，同樣提高了閃存的密度并且降低了成本，它們的產(chǎn)品在市場中具備一定競爭力。
據(jù)報道，西部數(shù)據(jù)CEO David Goeckeler曾在采訪中表示，鎧俠是西部數(shù)據(jù)重要的合作伙伴，兩家企業(yè)加起來是全球最大的NAND供應(yīng)商，市占率略高于三星。
在閃存市場中，三星還是公認的領(lǐng)先企業(yè)。鎧俠與西部數(shù)據(jù)的強強聯(lián)合，能否動搖目前閃存市場中三星的“領(lǐng)頭羊”地位？放眼未來3—5年的市場格局，朱晶認為，無論是在資金投入、地緣政治還是自身技術(shù)方面，鎧俠和西部數(shù)據(jù)都與三星、美光存在一定距離。在她看來，美光是對三星的存儲器霸主地位最有挑戰(zhàn)的一家公司。在相關(guān)政策的支持下，美光或許在產(chǎn)能擴充方面具備更大優(yōu)勢，這會為其日后打“價格戰(zhàn)”奠定更好的基礎(chǔ)。
步日欣同樣認為三星在閃存領(lǐng)域的領(lǐng)先地位難以撼動。在步日欣看來，單純依賴各家略有差異化的技術(shù)路線，并不能形成非常強的競爭優(yōu)勢，閃存相對穩(wěn)定的市場格局很難在短時間內(nèi)被打破。在市場格局層面，鎧俠和西數(shù)單純的業(yè)務(wù)合作，很難撼動三星的市場地位，即便是之前西部數(shù)據(jù)意圖收購鎧俠，資本層面的全面合并，也很難出現(xiàn)“1+1>2”的結(jié)果。而三星在NAND領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)鏈相對完善、技術(shù)也相對成熟，在NAND領(lǐng)域與其他企業(yè)合作的可能性不是很大。
由此可見，截至目前，整個閃存市場的格局還是由三星、美光、SK海力士、鎧俠和西部數(shù)據(jù)這五家領(lǐng)先企業(yè)為主導(dǎo)，同時三星的領(lǐng)先地位暫時難以撼動。相信未來這個格局還將持續(xù)一段時間。
值得一提的是，NAND閃存堆疊越來越高能代表的是技術(shù)演講的演進變化，客戶在購買閃存芯片產(chǎn)品時，最關(guān)注的還是閃存的讀寫速度，因此讀寫的速度提升在目前的數(shù)據(jù)時代將扮演著更為重要的角色。
與此同時，傳輸速率也是備受消費者關(guān)注的一個因素。傳輸速率可以對終端產(chǎn)品帶來更快的反應(yīng)，還能更加節(jié)約消費者的時間。當(dāng)前主流的方式還是通過提高堆疊層數(shù)來提升NAND閃存的性能，但是隨著后摩爾時代的來臨，先進封裝在提升產(chǎn)品性能中的表現(xiàn)愈發(fā)優(yōu)異，硅通孔技術(shù)也將更多應(yīng)用在NAND閃存領(lǐng)域。隨著各項技術(shù)不斷成熟，F(xiàn)eRAM、MRAM、PCM等新型非易失性存儲器將迎來快速發(fā)展。未來，非易失性存儲可能有機會取代當(dāng)前火熱的NAND閃存技術(shù)。
