三星/東芝/美光等六大原廠壟斷NAND Flash市場(chǎng)，長(zhǎng)江存儲(chǔ)能否后發(fā)制人？

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近三年來(lái) NAND Flash 市場(chǎng)行情波動(dòng)較大，從 2016 年開(kāi)始價(jià)格持續(xù)上漲，在經(jīng)歷了 2 年的持續(xù)漲價(jià)后急轉(zhuǎn)向下，從 2018 年開(kāi)始，SSD 進(jìn)入價(jià)格下跌軌道。

NAND Flash 市場(chǎng)行情如此大的波動(dòng)，究其原因應(yīng)該是前期由于閃存技術(shù)方面進(jìn)行革新，在 2D NAND 轉(zhuǎn)制到 3D NAND 的過(guò)程中，閃存制程的工藝尚未成熟，良品率低，引發(fā) NAND 顆粒出貨量的不足，進(jìn)而造成閃存顆粒原材料的供不應(yīng)求，推動(dòng)終端產(chǎn)品價(jià)格的上漲。

2018 年 NAND Flash 市場(chǎng)行情之所以會(huì)出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，除了受到傳統(tǒng)淡季的沖擊以外，同時(shí)還隨著 3D NAND 制程工藝的成熟，產(chǎn)量的提高，閃存的價(jià)格隨之開(kāi)始下降，業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)，隨著 72 層 /96 層 TLC/QLC 閃存在 2019 年的產(chǎn)能提升，未來(lái)以 SSD 為代表的閃存產(chǎn)品會(huì)有更大的價(jià)格下探空間。

對(duì)于 2019，來(lái)自筆記本、智能手機(jī)、服務(wù)器以及終端零售市場(chǎng)的需求并沒(méi)有特別強(qiáng)勁，在當(dāng)前閃存市場(chǎng)占有高達(dá) 30%份額的三星最近還因?yàn)橹悄軝C(jī)和存儲(chǔ)產(chǎn)品的銷(xiāo)售表現(xiàn)不及預(yù)期下修了營(yíng)收預(yù)期。

與非網(wǎng)小編今天來(lái)介紹一下 SSD 閃存顆粒、其當(dāng)前的發(fā)展?fàn)顩r以及相關(guān)廠商的進(jìn)展情況。

閃存顆粒知多少
閃存顆粒是一種非易失性存儲(chǔ)器，即在斷電的情況下依舊可以保存已經(jīng)寫(xiě)入的數(shù)據(jù)，而且是以固定的區(qū)塊為單位，而不是以單個(gè)的字節(jié)為單位。

根據(jù)用途和規(guī)格不同，閃存顆粒有很多不同的變種，今天我們主要討論的是用于固態(tài)硬盤(pán)等存儲(chǔ)設(shè)備中最為常用的 NAND 閃存顆粒。

根據(jù) NAND 閃存中電子單元密度的差異，又可以分為 SLC（單層次存儲(chǔ)單元）、MLC（雙層存儲(chǔ)單元）、TLC(三層存儲(chǔ)單元)以及 QLC（四層存儲(chǔ)單元），不同的存儲(chǔ)單元在壽命以及造價(jià)上有著明顯的區(qū)別。

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SLC、MLC、TLC、QLC 之間的區(qū)別

1、單層次存儲(chǔ)單元 SLC（Single-Level Cell），即 1bit/cell，速度快壽命最長(zhǎng)，價(jià)格貴（約 MLC 3 倍以上的價(jià)格），約 10 萬(wàn)次擦寫(xiě)壽命。

2、雙層存儲(chǔ)單元 MLC（Multi-Level Cell），即 2bit/cell，速度一般壽命一般，價(jià)格一般，約 3000---1 萬(wàn)次擦寫(xiě)壽命。

3、三層存儲(chǔ)單元 TLC（Trinary-Level Cell），即 3bit/cell，也有 Flash 廠家叫 8LC，速度慢壽命最短，價(jià)格便宜，約 1 千次擦寫(xiě)壽命。

4、四層存儲(chǔ)單元 QLC（?Quad-Level Cell），即 4bits/cell，成本更低，容量更大，但壽命更短，理論可擦寫(xiě) 150 次左右。

注：每 Cell 單元存儲(chǔ)數(shù)據(jù)越多，單位面積容量就越高，但同時(shí)導(dǎo)致不同電壓狀態(tài)越多，越難控制，所以導(dǎo)致顆粒穩(wěn)定性越差，壽命低，各有利弊。

在上文中，我們介紹了根據(jù)閃存顆粒內(nèi)部電子數(shù)的不同，會(huì)分為 SLC/MLC/TLC/QLC，而隨著晶圓物理極限的不斷迫近，固態(tài)硬盤(pán)上單體的存儲(chǔ)單元內(nèi)部的能夠裝載的閃存顆粒已經(jīng)接近極限了，更加專(zhuān)業(yè)的術(shù)語(yǔ)表述就是單 die 能夠裝載的顆粒數(shù)已經(jīng)到達(dá)極限了，要想進(jìn)一步擴(kuò)大單 die 的可用容量，就必須在技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新。

NAND 閃存技術(shù)分為 2D NAND 和 3D NAND。

2D NAND 表示一種顆粒在單 die 內(nèi)部的排列方式，是按照傳統(tǒng)二維平面模式進(jìn)行排列閃存顆粒的。相對(duì)應(yīng)的 3D NAND 則是在二維平面基礎(chǔ)上，在垂直方向也進(jìn)行顆粒的排列，即將原本平面的堆疊方式，進(jìn)行了創(chuàng)新。

3D NAND 顆粒又可以分為 32 層、48 層甚至 64 層甚至更高層次，3D TLC/MLC 顆粒的不同產(chǎn)品，各大廠商的技術(shù)不盡相同。

隨著 3D NAND 技術(shù)的快速發(fā)展，QLC 技術(shù)不斷成熟，QLC 產(chǎn)品也已開(kāi)始陸續(xù)出現(xiàn)，可以預(yù)見(jiàn) QLC 將會(huì)取代 TLC，猶如 TLC 取代 MLC 一樣。而且，隨著 3D NAND 單 die 容量不斷翻倍增長(zhǎng)，這也將推動(dòng)消費(fèi)類(lèi) SSD 向 4TB 邁進(jìn)，企業(yè)級(jí) SSD 向 8TB 升級(jí)，QLC SSD 將完成 TLC SSD 未完成的任務(wù)，逐漸取代 HDD，這些都逐步的影響著 NAND Flash 市場(chǎng)。

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隨著時(shí)代發(fā)展，NAND 閃存顆粒的技術(shù)突飛猛進(jìn)，并且逐漸形成了幾個(gè)超大規(guī)模的專(zhuān)業(yè)閃存顆粒制造商，這些能夠直接切割晶圓和分離出 NAND 閃存顆粒的廠商，一般稱(chēng)之為閃存顆粒原廠。

它們分別是三星、東芝、閃迪、英特爾、SK 海力士、美光等六家顆粒制造商，據(jù)統(tǒng)計(jì)它們六家的閃存產(chǎn)能幾乎占據(jù)了 NAND 閃存市場(chǎng)近 9 成的市場(chǎng)比重，幾乎所有的工藝的創(chuàng)造和升級(jí)，都是由這么幾家原廠所主導(dǎo)。國(guó)內(nèi)閃存廠商在堆棧技術(shù)和工藝方面還有著一定的差距，但追趕之勢(shì)仍在。下面，來(lái)給大家簡(jiǎn)單介紹一下六家閃存原廠以及國(guó)內(nèi)先進(jìn)閃存廠商的進(jìn)展情況。

三星：NAND Flash 市場(chǎng)領(lǐng)先者

三星已開(kāi)始大規(guī)模生產(chǎn)第五代 V-NAND，堆疊層數(shù) 96 層，支持 Toggle DDR 4.0 接口，傳輸速度最高可達(dá) 1.4Gbps，相比 64 層 V-NAND 提升 40%。

其制造工藝上也做了優(yōu)化，制造生產(chǎn)效率提升 30%，后續(xù)基于該技術(shù)三星還將推出容量高達(dá) 1Tb 容量的 V-NAND。此外，三星也已大規(guī)模生產(chǎn)基于 QLC SATA SSD，基于 64 層單顆 Die 1Tb QLC（4-bit）V-NAND，新的 QLC SSD 搭載了 32 顆芯片，最高容量高達(dá) 4TB。

東芝：命運(yùn)的身不由己

前一段時(shí)間，東芝宣布了旗下第四代 BGA SSD 產(chǎn)品 BGA4，該系列是對(duì)前代 BG3 的一次重大升級(jí)。

東芝 BGA4 采用了新型 96 層 3D TLC，取代了他們的 64 層 NAND，可帶來(lái)更高的容量、更低的功耗。BG2 和 BG3 中使用的 PCIe 3 x2 控制器被支持 PCIe 3 x4 的新控制器取代，為更高的順序 I/O 性能打開(kāi)了大門(mén)。BG4 仍采用了無(wú) DRAM 設(shè)計(jì)，而是配備了 NVMe 主機(jī)內(nèi)存緩沖區(qū)（HMB）功能來(lái)緩解無(wú)刷驅(qū)動(dòng)器否則會(huì)遭受的性能損失。

東芝 BG4 容量有 128 GB，256 GB，512 GB，1TB，東芝是第一家推出采用 96 層 NAND 的 SSD 廠商，BG4 將成為第二款開(kāi)始出貨的 96 層 SSD。東芝的 BG 系列是面向 OEM 市場(chǎng)的入門(mén)級(jí) NVMe SSD 產(chǎn)品，在消費(fèi)者中有著不小的關(guān)注度。

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西部數(shù)據(jù) / 閃迪：存儲(chǔ)界翹楚強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合

西部數(shù)據(jù)在 2018 年 10 月公布了 96 層 3D NAND UFS 2.1 嵌入式存儲(chǔ)，該 96 層 3D NAND UFS 2.1 產(chǎn)品采用了西部數(shù)據(jù)公司的 96 層 3D NAND 技術(shù)、先進(jìn)的 UFS 2.1 接口技術(shù)及西部數(shù)據(jù)公司的 iNAND SmartSLC5.1 架構(gòu)，能夠?yàn)橹悄苁謾C(jī)、平板電腦和 PC 筆記本電腦設(shè)備提供卓越的數(shù)據(jù)性能。針對(duì)目前熱門(mén)的 AI、AR 和多攝像頭支持、高分辨率拍攝等領(lǐng)域有所優(yōu)化。

它可以在未來(lái) 5G 網(wǎng)絡(luò)到來(lái)的時(shí)候，實(shí)現(xiàn)高的速度下載和傳輸存儲(chǔ)，并為 AI 技術(shù)提供支持。提供高達(dá) 550MB/s 的連續(xù)寫(xiě)入性能，主要面向手機(jī)、平板電腦和筆記本等智能終端。將優(yōu)先用于閃迪品牌下銷(xiāo)售的消費(fèi)級(jí)閃存產(chǎn)品，2018 下半年批量出，2019 年開(kāi)始批量生產(chǎn)。

閃迪推出的閃迪至尊高速 3D 固態(tài)硬盤(pán)全采用 64 層 3D NAND 技術(shù)的，此系列有 250GB，500GB，1TB，2TB 四個(gè)容量規(guī)格。

閃迪此款 SSD 的閃存芯片是當(dāng)時(shí)全球首款運(yùn)用 64 層堆棧 3D NAND 技術(shù)的 SSD，垂直堆棧了 64 層數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元，在同樣的空間內(nèi)容納更高儲(chǔ)存容量。閃迪至尊高速 250G SSD 使用 Marvell 88SS1074 主控搭配，支持 DEVSLP 休眠模式以實(shí)現(xiàn)低功耗。閃存為閃迪 15nm 3D NAND 閃存顆粒，正反兩面共四顆 64GB 閃存顆粒。閃迪 緩存芯片為 256MB 南亞緩存，支持 SLC Cache – 非易失性寫(xiě)入緩存技術(shù)。

美光、英特爾：相愛(ài)相殺

IM 閃存科技公司（IMFT）是美光與英特爾在 2005 年為了生產(chǎn) NAND 閃存而聯(lián)合成立的公司，聯(lián)合研發(fā) NAND 閃存及革命性的 3D XPoint 存儲(chǔ)芯片。

2018 年 1 月，英特爾宣布完成目前 3D NAND 的開(kāi)發(fā)后，將與美光分道揚(yáng)鑣，時(shí)間大概是 2019 年初，之后，兩家公司將獨(dú)立開(kāi)發(fā) 3D NAND。此外，就 3D Xpoint 合作關(guān)系，英特爾與美光也將在 2019 年正式分手。

此前，美光與英特爾已經(jīng)合作量產(chǎn)出 64 層 QLC（4-bit）NAND，單顆 Die 容量達(dá) 1Tb。美光和英特爾用兩家聯(lián)合開(kāi)發(fā)的 64 層 3D TLC NAND 升級(jí)了所有的 SSD。

雙方分手之后要各自組建獨(dú)立的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，在 3D Xpoint 方面，英特爾會(huì)推出專(zhuān)注于個(gè)人電腦的 Optane，美光推出專(zhuān)注于服務(wù)器的 QuantX。但英特爾仿佛并沒(méi)有遵守約定，去年宣布在美國(guó)新墨西哥州奧蘭珠市的工廠新增 100 多個(gè)崗位，主要就是 3D XPoint 閃存技術(shù)的研發(fā)，這似乎動(dòng)了美光的“蛋糕”。在此之前，英特爾已經(jīng)在中國(guó)大連投資 55 億美元建設(shè)了 3D NAND 閃存生產(chǎn)廠，去年 9 月份也正式開(kāi)始量產(chǎn)。

不管是企業(yè)級(jí) SSD，云端還是手機(jī)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求一直在增加，美光一直在為市場(chǎng)提供解決方案，從生產(chǎn)出的 QLC 新產(chǎn)品 5210 ION SSD，到即將推出的大容量、高性能的 96 層 3D NAND 技術(shù)。美光在中國(guó)上海、西安等地都設(shè)有測(cè)試工廠致力于提供給市場(chǎng)更好的 SSD 解決方案。

在新一代 3D NAND 方面，英特爾在大連的二期工廠去年 9 月已經(jīng)開(kāi)始投產(chǎn)，主要生存 96 層堆棧的 3D NAND 閃存。英特爾傲騰技術(shù)將提供卓越性能，具體表現(xiàn)在低延遲、高服務(wù)質(zhì)量、高耐用性、高吞吐率?？深A(yù)測(cè)的服務(wù)質(zhì)量速度將提高 60 倍，適用于延遲要求苛刻的關(guān)鍵應(yīng)用。

另有消息透露，英特爾在 2019 年將與紫光集團(tuán)進(jìn)行合作并將 NAND 技術(shù)進(jìn)行授權(quán)，這對(duì)國(guó)內(nèi)閃存技術(shù)和市場(chǎng)來(lái)說(shuō)或是一次助力。

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SK 海力士：加碼 NAND M15 新產(chǎn)線

SK 海力士表示成功研發(fā)采用 CTF 的 96 層 512Gb 4D? TLC NAND Flash，I/O 接口速度 1.2Gbps，結(jié)合 PUC 與 CTF 記憶單元結(jié)構(gòu)，大幅改善產(chǎn)品性能與生產(chǎn)力。

1 顆 SK 海力士 96 層 512Gb 3D NAND Flash 可取代 2 顆 256Gb 3D NAND Flash，寫(xiě)入、讀取性能也比 72 層 3D NAND Flash 提高 30%與 25%。由于體積縮小的特點(diǎn)，可用在智能型手機(jī)的芯片封裝。

SK 海力士表示，結(jié)合用在 3D NAND Flash 的 CTF 記憶單元結(jié)構(gòu)與 PUC 技術(shù)是業(yè)界創(chuàng)舉。每個(gè) I/O 端子的信息傳輸速度提高到 1,200Mbps，動(dòng)作電壓降至 1.2V，使電源效率比 72 層產(chǎn)品改善 150%。

SK 海力士還將推出 96 層 QLC NAND，單 die 容量 1Tb，預(yù)計(jì)將在 2019 年下半年送樣。
SK 海力士期待 96 層 3D NAND Flash 能在企業(yè)用 SSD 市場(chǎng)提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，并且持續(xù)研發(fā)采用相同技術(shù)的 128 層 3D NAND Flash。

長(zhǎng)江存儲(chǔ)：長(zhǎng)江后浪推前浪

長(zhǎng)江存儲(chǔ)屬于業(yè)內(nèi)的新人，但是它已經(jīng)能夠提供 32 層的閃存產(chǎn)品，計(jì)劃 64 層 NAND 將會(huì)在 2019 年第三、四季度量產(chǎn)，之后會(huì)跳過(guò) 96 層 NAND，直接研發(fā) 128 層 NAND。

值得一提的是，長(zhǎng)江存儲(chǔ)還搞出了 Xtacking 架構(gòu)，可在一片晶圓上獨(dú)立加工負(fù)責(zé)數(shù)據(jù) I/O 及記憶單元操作的外圍電路。這樣的加工方式有利于選擇合適的先進(jìn)邏輯工藝，以讓 NAND 獲取更高的 I/O 接口速度及更多的操作功能，從而將 I/O 速度提升到 3Gbps。存儲(chǔ)單元同樣也將在另一片晶圓上被獨(dú)立加工。當(dāng)兩片晶圓各自完工后，創(chuàng)新的 XtackingTM 技術(shù)只需一個(gè)處理步驟就可通過(guò)數(shù)百萬(wàn)根金屬垂直互聯(lián)通道將二者鍵合接通電路，而且只增加了有限的成本。

面對(duì)著各家原廠 NAND Flash 產(chǎn)能增加以及 QLC、96 層 3D NAND 等技術(shù)均有所突破，并預(yù)計(jì)在 2019 年擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，NAND Flash 市場(chǎng)供應(yīng)量將大幅增加。雖然最近有消息傳出，由于客戶(hù)需求正在變緩，各廠家都計(jì)劃推遲工廠擴(kuò)建、產(chǎn)能擴(kuò)充計(jì)劃。但 NAND Flash 市場(chǎng)整體形勢(shì)已如此，市場(chǎng)將持續(xù)供過(guò)于求，NAND Flash 每 GB 成本也將進(jìn)一步降低。

就目前而言，由于 64 層、72 層堆疊 3D 閃存產(chǎn)能持續(xù)提升，NAND 市場(chǎng)供應(yīng)仍然很充足。同時(shí)，筆記本、智能手機(jī)市場(chǎng)都已相當(dāng)飽和，需求增長(zhǎng)有限。在加上渠道供應(yīng)鏈內(nèi)也堆積了大量 NAND 閃存芯片，NAND Flash 價(jià)格勢(shì)必將持續(xù)緩慢下滑。對(duì)于 DIY 玩家來(lái)說(shuō)，在經(jīng)歷了 2017 年 PC 硬件市場(chǎng)的“冰火兩重天”，以及 2018 年 CPU 和主板的一波漲價(jià)之后，也總算松了一口氣。

再回頭重新審視市場(chǎng)格局，盡管目前閃存市場(chǎng)幾乎被六大原廠壟斷，但隨著國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)投入的加大，國(guó)內(nèi)存儲(chǔ)器行業(yè)也將迎來(lái)加速發(fā)展，雖然在短期內(nèi)難以撼動(dòng)三星、SK 海士力以及美光等存儲(chǔ)大廠，但未來(lái)憑借國(guó)內(nèi)龐大的內(nèi)需市場(chǎng)、優(yōu)秀的開(kāi)發(fā)能力，以及具國(guó)際水準(zhǔn)的產(chǎn)能，必將在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)擁有一席之地。

與非網(wǎng)原創(chuàng)內(nèi)容，未經(jīng)許可，不得轉(zhuǎn)載！
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