NAND閃存市場持續(xù)高漲，NAND閃存市場持續(xù)高漲，2020年將超DRAM

作者 / 迎九 《電子產(chǎn)品世界》編輯

摘要：9月6日，深圳市閃存市場資訊有限公司(ChinaFlashMarket)在深圳主辦了“中國存儲·全球格局”為主題的中國閃存市場峰會(China Flash Market Summit 2017)，本文根據(jù)部分會議內(nèi)容整理了國內(nèi)外NAND閃存及部分非易失存儲器市場信息。

閃存的重要性提升

　　國家集成電路設(shè)計深圳產(chǎn)業(yè)化基地主任周生明稱，目前，存儲產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)占據(jù)IC總體產(chǎn)值的近三分之一，其中NAND Flash(閃存)超過40%。NAND Flash的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，涵蓋將會呈現(xiàn)暴發(fā)式增長的智能終端、車載、5G應(yīng)用、VR、大數(shù)據(jù)和云計算等方面。據(jù)中國閃存市場 (ChinaFlashMarket)預(yù)測：2017年閃存總存儲密度將達1620億GB當(dāng)量，閃存芯片市場規(guī)模將達400億美元。其中SSD(固態(tài)硬盤)在消費類市場和企業(yè)級服務(wù)器市場正在迅速壯大，將持續(xù)推動閃存市場規(guī)模不斷擴大。

　　同時，閃存也正面臨技術(shù)轉(zhuǎn)折的關(guān)鍵期，從平面2D 到立體 3D的技術(shù)發(fā)展，實現(xiàn)了向存儲量更大、性能更強、功耗更低、可靠性更高的演進，目前3D NAND已經(jīng)成為了延續(xù)摩爾定律的重要角色。存儲器已經(jīng)成為集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的風(fēng)向標，市場也期待新型非易失存儲器——3D Xpoint等新型存儲技術(shù)的涌現(xiàn)，實現(xiàn)技術(shù)和應(yīng)用的迭代，推動產(chǎn)業(yè)不斷進步。

閃存市場供不應(yīng)求，價格高漲

　　據(jù)深圳市閃存市場資訊有限公司總經(jīng)理邰煒介紹，預(yù)計2017年全球半導(dǎo)體存儲芯片市場規(guī)模達到950億美元，2020年預(yù)計將達到甚至超過1200億美元，NAND Flash 2017年市場規(guī)模大約為400億美元，到2020年，將超過DRAM芯片達到650億美元。

　　目前全球范圍內(nèi)主要的NAND Flash供應(yīng)商有三星、東芝、西部數(shù)據(jù)、美光、SK海力士及英特爾(如圖1)，此外，在中國以長江存儲為代表的存儲器制造廠商也在積極追趕，預(yù)計很快可以在市場見到相關(guān)產(chǎn)品，這意味著從根本上將解決中國長期以來在閃存芯片完全依賴海外的現(xiàn)狀。

　　從2016年二季度開始，閃存市場經(jīng)歷了有史以來持續(xù)時間最長且幅度最高的漲價、缺貨潮，其中消費類閃存產(chǎn)品每GB銷售單價從2016年的0.12美元上漲到現(xiàn)在的0.3美元以上，主流的eMMC產(chǎn)品上漲幅度超過60%，SSD產(chǎn)品超過80%。2017年全球NAND Flash的總產(chǎn)量也達到了1620億GB當(dāng)量，較2016年提升了40%。目前市場價格依然較高，部分市場的供應(yīng)依然得不到滿足。

NAND Flash后續(xù)市場：3D NAND日臻成熟

　　首先看看NAND Flash廠商的技術(shù)情況，如圖2。在2D工藝上，三星主要量產(chǎn)的是14納米的MLC和TLC，東芝和西部數(shù)據(jù)則是15納米的MLC/TLC，美光和英特爾是16納米的MLC，并且應(yīng)用在高端市場，SK海力士則是14納米的TLC，這些2D產(chǎn)品最高容量都是128Gbit。

　　3D方面，現(xiàn)階段三星正從48層轉(zhuǎn)到64層，并且已經(jīng)率先應(yīng)用到自己的產(chǎn)品中，預(yù)計64層 3D NAND第四季度會出貨給市場其他客戶。東芝和西部數(shù)據(jù)同樣也是從BISC2的48層轉(zhuǎn)到BISC3的64層，目前基于BISC3的64層已經(jīng)開始量產(chǎn)。美光和英特爾直接從32層提升到64層的B16A和B17A，目前B16A已經(jīng)量產(chǎn)，B17A則還要等一段時間。目前各原廠在64或者72層都包含256Gbit/512Gbit兩種規(guī)格，主要應(yīng)用在嵌入式產(chǎn)品和SSD產(chǎn)品，用于應(yīng)對未來持續(xù)增加的手機和SSD市場。

　　至于2D NAND因為有小容量的市場和尺寸等因素還會持續(xù)兩、三年的時間，并且未來主要應(yīng)用在汽車、監(jiān)控、工業(yè)等領(lǐng)域。

　　3D NAND部分領(lǐng)域還需要時間去做驗證。3D因為是新技術(shù)，工藝復(fù)雜，且工期更長，加上各個原廠幾乎都同時投產(chǎn)，這也導(dǎo)致芯片的生產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)緊張，這也是影響目前3D NAND進度的重要因素之一，此外新投產(chǎn)的3D產(chǎn)品也不能完全滿足市場的需求，加上主要原廠優(yōu)先保障自己的服務(wù)器客戶，所以在部分市場，供應(yīng)緊張的狀況還會持續(xù)到2017年年底。

　　2D和3D的區(qū)別類似平房和樓房的區(qū)別，蓋得越高，住的人也就越多，雖然在2D轉(zhuǎn)3D的過程中導(dǎo)致市場出現(xiàn)嚴重缺貨，但隨著各家在64層的投產(chǎn)，容量將提升2~4倍，下一個階段的96層，容量將可提升到1Tbit，這將是2D可量產(chǎn)最大容量的8倍。

　　3D最大的特點就是體積更小，容量更大，成本更低。在32層時受到良率等因素的影響，相比2D并沒有明顯的突破;48層也只是比32層提升了30%左右，仍不及2D工藝;但到了64層以后不但容量翻倍，產(chǎn)量也較2D提升了25%以上，這就意味著在原材料成本不變的前提下，存儲產(chǎn)品的容量提升了2~4倍，甚至8倍，這也是各原廠積極推進的最主要的原因。

　　目前主要原廠新增加的產(chǎn)能分布是：三星主要的3D工廠是中國西安工廠，F(xiàn)ab18工廠，另外西安工廠正在建設(shè)第二條產(chǎn)線。東芝和西部數(shù)據(jù)則主要是Fab2工廠，還有為96層準備的Fab6工廠。美光和英特爾主要是F10X和大連工廠。海力士主要是M14工廠。

原廠的晶圓主要用于嵌入式產(chǎn)品和SSD

　　在2017年嵌入式產(chǎn)品中，包括UFS、eMMC、eMCP、E2NAND加上SSD合計消耗了全球85%的產(chǎn)能，如圖3。

　　2017年全球智能手機市場的銷量達到15億臺。SSD方面隨著服務(wù)器和企業(yè)級的快速增長以及消費類客戶的滲透，SSD已經(jīng)成為NAND Flash最大的應(yīng)用產(chǎn)品。

　　目前UFS正逐漸在高端旗艦型手機中取代eMMC產(chǎn)品，主芯片平臺包括三星、高通、MTK、海思等都已支持UFS2.1，并向UFS3.0發(fā)展。隨著UFS和eMMC產(chǎn)品差價逐漸縮小，UFS產(chǎn)品將很快在中端價位的手機開始導(dǎo)入。

　　SSD市場方面，2017年全球SSD的出貨量將超過1.5億臺，總存儲密度將達到700億GB當(dāng)量，相比HDD(硬盤)市場，西部數(shù)據(jù)的公開財報顯示，HDD已基本連續(xù)十幾個季度下滑，但是密度同樣也在增長，這也標志著數(shù)據(jù)存儲的需求越來越大，也給SSD持續(xù)增長的空間

　　在SSD消費類PC市場，目前主要的產(chǎn)品容量需求在120GB和240GB，但受到缺貨、漲價的影響，120GB的價格以從2016年的23美元漲到現(xiàn)在的43美元，240GB則從43美元漲到70美元以上(如圖4)。120GB產(chǎn)品在最高峰已經(jīng)超過2016年240GB產(chǎn)品的價格，這對市場的容量需求提升以及滲透率都造成比較大的影響。在這個前提下，SSD在2017年消費類的滲透率依然達到了40%。

　　PC目前向輕薄、移動、便攜等轉(zhuǎn)變，因此SSD的規(guī)格形態(tài)也從2.5英寸到mSATA、到M.2、再到BGA SSD。前段時間國內(nèi)的江波龍公司發(fā)布了全球最小的BGA SSD，這顛覆了我們對傳統(tǒng)硬盤的認識。在接口方面，現(xiàn)在是以SATA3為主，到2019年P(guān)CIe將代替SATA3成為SSD主要的接口形態(tài)。

　　除了消費類市場，在企業(yè)級、數(shù)據(jù)中心市場需求也快速增加(如圖5)。2017年企業(yè)級的SSD出貨量將超過1800萬，平均容量超過1TB，目前在企業(yè)級數(shù)據(jù)中心等市場主要的供應(yīng)商是英特爾和三星，英特爾還推出了非易失存儲器3D Xpoint產(chǎn)品以滿足企業(yè)級數(shù)據(jù)中心的市場需求。

　　閃存卡部分，已經(jīng)從手機市場轉(zhuǎn)到行業(yè)市場，比如車載、無人機、監(jiān)控等，U盤則包括手機U盤、Type-C U盤等(如圖6)。

　　隨著產(chǎn)品的日益更新，除了傳統(tǒng)的手機、電腦、家電等，未來汽車市場也將成為市場主要的應(yīng)用，而據(jù)中國汽車協(xié)會統(tǒng)計，中國汽車市場的銷量已經(jīng)連續(xù)9年排名全球產(chǎn)銷量第一，此外，中國還擁有全球最大的汽車后裝市場，這些應(yīng)用也對存儲產(chǎn)品提出了更高的要求。

　　數(shù)據(jù)存儲需求與日俱增，預(yù)計到2020年智能健康/醫(yī)療、智能城市/交通、個人/家庭數(shù)據(jù)、大數(shù)據(jù)應(yīng)用/服務(wù)、生物/科學(xué)研究等領(lǐng)域整個數(shù)據(jù)存儲量將達到45ZB。