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半導體產業(yè)王者崛起--存儲芯片了解一下?

Gartner最新報告預測,由于新冠病毒對半導體供需的影響,2020全年半導體營收較上季預估減少550億美元,至4154億美元。在此情況下,非存儲市場收入有望達到2906億美元,同比下降6.1%。而存儲市場收入將占全球半導體市場總量的30%,規(guī)模將達到1247億美元,增長13.9%,可見存儲市場逆勢增長的潛力。


Gartner分析師進一步表明,在存儲器市場,NAND閃存收入預計將在2020年增長40%,價格保持穩(wěn)定。同時2020年上半年來自云服務提供商的強勁需求將推高服務器DRAM的價格和收入,雖然需求疲軟和智能手機市場價格下跌將完全抵消這一增長,最終導致DRAM市場整體收入將在2020年下降2.4%。


在2020全球遭遇黑天鵝事件之時,半導體存儲市場仍能保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)持續(xù)發(fā)展,與當下5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計算等技術的深入,各行業(yè)對數(shù)據(jù)存儲的需求越來越迫切等因素不無關系,其中尤其以存儲芯片的重要性進一步被拔高。


存儲芯片戰(zhàn)略地位的確定


早在2014年6月,國務院頒布了《國家集成電路發(fā)展推進綱要》,提出設立國家集成電路產業(yè)基金(簡稱“大基金”),將半導體產業(yè)新技術研發(fā)提升至國家戰(zhàn)略高度。


但是縱觀整個半導體產業(yè),處在眼前的大山主要有兩座:


1)邏輯芯片領域,不僅是要造出更好的處理器,以英特爾、英偉達、Arm等公司為參照,需要在架構IP、標準制定、上下游生態(tài)配合等方面有長期的經驗積累,短期超車十分困難;

2)制造代工領域,臺積電自是業(yè)界典型,但在美國阻擾下,最先進的荷蘭ASML光刻機始終無法到貨國內,關鍵設備的缺失給制程工藝的優(yōu)化形成阻礙。


存儲芯片雖然同樣面臨寡頭壟斷的局面,但其主要難點在于IP和制造,到競爭層面主要是更低的成本,更優(yōu)的技術,品牌化程度較弱,用戶粘性也不如其他細分領域。


再加上在集成電路產業(yè),存儲芯片占了很重要的比重,更有集中發(fā)力的意義。比如2019年存儲芯片銷售額為1059.1 億美元,占集成電路市場份額的32.1%,達到三分之一,是集成電路的主要增長動力。


尤其我國還是存儲芯片的進口大戶,自給率很低,每年為此產生大量花費。


綜合以上所有原因,大基金選擇將存儲芯片確立為半導體產業(yè)主打方向之一。


包括長江存儲在內,國內發(fā)展有三大存儲項目,分別為定位發(fā)展3D NAND Flash的長江存儲,發(fā)展移動式DRAM的合肥長鑫,發(fā)展利基型DRAM的福建晉華。


存儲芯片市場集中度極高

存儲器可簡單分為內存和閃存,內存是易失性存儲器,當電源關掉,所存儲的數(shù)據(jù)就會消失;閃存是非易失性存儲器,就算關掉電源,所存儲的數(shù)據(jù)也不會消失。


以手機參數(shù)中所說的6G+128G為例,前面的6G數(shù)字代表內存,用來暫時存儲手機系統(tǒng)、軟件運行時產生的碎片化數(shù)據(jù),后面的128G數(shù)字代表閃存,用來存儲照片、視頻、文件等內容。就分工來說,內存主要用來運行程序,閃存主要用來存儲數(shù)據(jù)。


從組成上進一步地說,內存的典型芯片門類有DRAM和SRAM,閃存顆粒依據(jù)存儲結構的不同常分為NAND Flash和NOR Flash兩種。


有機構曾整理數(shù)據(jù),得出存儲芯片整個市場中DRAM產品占比約53%,NAND Flash產品占比約42%,Nor Flash占比僅為3%左右。


放眼全球,當前存儲芯片主要為韓美日三國所占有。比如DRAM市場已經形成三國鼎立局面,份額前三名分別為三星、SK海力士、美光,三者市場份額總和超過90%;再比如全球NAND Flash市場中,三星、東芝、鎧俠/西部數(shù)據(jù)、美光、SK海力士、英特爾是主要玩家,三星市場份額達到39%;Nor Flash因為市場規(guī)模遠不及DRAM和NAND Flash而一度被邊緣化,但同樣呈現(xiàn)寡頭壟斷的局面,90%以上的市場份額由旺宏、華邦、美光、Cypress和兆易創(chuàng)新這五大廠商占據(jù)。


認清國產存儲芯片入場較晚的既定事實以后,便能明白后發(fā)者想要追平的難度之大。

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平地一聲雷:

長江存儲真的做到了128層


前幾天,長江存儲在官網(wǎng)宣布其128層3D NAND閃存芯片研發(fā)成功,并已在多家控制器廠商SSD等終端存儲產品上通過驗證。作為業(yè)內首款128層QLC規(guī)格的3D NAND閃存,長江存儲X2-6070擁有業(yè)內已知型號產品中最高單位面積存儲密度、最高I/O傳輸速度(在1.2VVccq電壓下實現(xiàn)1.6Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率)、最高單顆NAND閃存芯片容量(1.33Tb)。同時發(fā)布的還有128層512Gb TLC規(guī)格閃存芯片(X2-9060),以滿足不同應用場景的需求。

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消息一出,眾多業(yè)內人士評論認為,長江存儲128層的公布,意味我國半導體在NAND這一細分領域再次縮小了與國際領先水平的差距,著實可喜可賀。包括長江存儲肩負國家發(fā)展責任,用3年時間實現(xiàn)從32層到64層再到128層的跨越,更加顯得意義重大。


關于128層產品量產時間,預計在2020下半年到2021上半年,目標定在2021年單月10萬片產能大量上市,讓一眾網(wǎng)友為之期待,紛紛用“強硬”的語氣表示:


更多信息表明,長江存儲是于2016年7月,在武漢新芯集成電路制造有限公司的基礎上正式成立的,一期投資240億美元,主要股東包括中國集成電路產業(yè)投資基金、紫光集團、湖北政府等,主要業(yè)務為3D NAND 閃存設計制造一體化(IDM),同時提供完整的存儲器解決方案。


根據(jù)時間線:

2018年第三季度,長江存儲32層3D NAND閃存實現(xiàn)量產。據(jù)悉32層3D NAND閃存芯片是長江存儲耗資10億美元,1000人團隊歷時2年研發(fā)出來的,實現(xiàn)了國產從無到有的突破,但遺憾的是,三星在2015年就完成了32層的布局,2018年底國際頭部公司已經有了92層或96層,國內整體進程落后了3-4年。


2019年第三季度,長江存儲64層3D NAND閃存實現(xiàn)量產。雖然此時韓美日公司正在開展100層以上的研發(fā),96層也已經穩(wěn)定量產,但進程差距已經縮小到到2年左右,并且長江存儲開始有了自研的Xtacking技術,具有獨特的技術能力。


后來,長江存儲決定跳過96層,直接研發(fā)128層,這才有了本次的3D NAND產品發(fā)布,與國際水平的關系從跟跑變成了并跑。當然這一決策并不是盲目冒進,長江存儲聯(lián)席首席技術官湯強表示是由于公司獨特的 Xtacking 架構,以及通用設備市場已經相對成熟兩方面進行支撐。

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存儲芯片在物聯(lián)網(wǎng)的應用需求

逢智能手機市場需求疲軟,物聯(lián)網(wǎng)、AI帶來新的發(fā)展機遇,企業(yè)在存儲芯片領域的突圍迎來了更大的機會窗口。


通常按照不同的需求,存儲芯片的定位呈現(xiàn)不同,比如消費電子類、工業(yè)級嵌入式、PC服務器類、數(shù)據(jù)中心類等等。而且不僅僅是NAND被采用,甚至NOR Flash都因為物聯(lián)網(wǎng)和消費電子的產品需求帶動,呈現(xiàn)了新的發(fā)展生機。據(jù)數(shù)據(jù)披露,2019年因為TWS藍牙耳機的帶動,第三季度NOR Flash產值比第二季增長了4.3%,達到5.7億美元。


哪里有數(shù)據(jù),哪里就會有存儲芯片,二者之間相生相伴。尤其在以5G、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能為技術特征的當下生產生活場景。


有行業(yè)知名調研機構曾披露:“每輛自動駕駛汽車每天約產生4TB數(shù)據(jù),每個8K高清智能監(jiān)控攝像頭每天約產生1.1TB數(shù)據(jù),每個智能工廠每天約產生1TB數(shù)據(jù),每個石油鉆井平臺的工業(yè)行為每天約產生10TB數(shù)據(jù)……”


生活在被數(shù)據(jù)包圍的世界,激發(fā)了產業(yè)界對于數(shù)據(jù)分析的需求,但前提是如何高效地對這些數(shù)據(jù)進行存儲整理。尤其考慮到物聯(lián)網(wǎng)邊緣設備自身擁有的諸多特性,比如所處位置偏遠不易管理、所處環(huán)境較為嚴苛、產生海量數(shù)據(jù)對存儲容量提出要求、時延較低對讀寫速度提出要求、強調數(shù)據(jù)安全等,這一系列原因尤其導致數(shù)據(jù)存儲這項工作,在物聯(lián)網(wǎng)時代面臨新的挑戰(zhàn)。


單看存儲芯片下游的SSD存儲控制器市場,80%是由上游NAND Flash原廠拿走了,另外剩下的20%市場,則由一批獨立存儲控制器公司瓜分,包括群聯(lián)、聯(lián)蕓、慧榮、華瀾微電子、硅格、Marvell、憶芯、瀾起微電子、瑞昱、兆芯電子、江波龍、國科微等。


風氣云涌,群雄爭霸,又有誰能準確抓住物聯(lián)網(wǎng)時代的需求痛點呢?


借此機會,全球存儲領先企業(yè)——西部數(shù)據(jù)將從分析5G時代物聯(lián)網(wǎng)產業(yè)的趨勢變化出發(fā),聚焦邊緣存儲、工業(yè)級eMMC、NAND技術演進等熱點話題,為線上觀眾帶來專業(yè)的觀點分析與產品方案分享,參與者更有機會獲得由西部數(shù)據(jù)贈送的精美價值禮品。


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