【芯片】新存儲(chǔ)芯片競(jìng)爭(zhēng)正酣，中國(guó)應(yīng)如何做？
發(fā)布日期:2019-12-12
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近期，美光、三星、SK海力士、英特爾等多數(shù)存儲(chǔ)廠商開(kāi)始看好明年市場(chǎng)復(fù)蘇前景，紛紛加大新技術(shù)工藝的推進(jìn)力度，希望在新一輪市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)有利地位。專家指出，隨著云計(jì)算、人工智能對(duì)數(shù)據(jù)運(yùn)算能力提出越來(lái)越嚴(yán)苛的要求，DRAM與NAND的存儲(chǔ)能力正在成為瓶頸，開(kāi)發(fā)新一代存儲(chǔ)芯片將成為全球各大存儲(chǔ)廠商角力焦點(diǎn)。
市場(chǎng)：多數(shù)存儲(chǔ)廠商看好明年前景
根據(jù)集邦咨詢發(fā)布的數(shù)據(jù)，第三季度DRAM市場(chǎng)價(jià)格已經(jīng)扭轉(zhuǎn)了原先的跌勢(shì)，轉(zhuǎn)為持平，其中8月DRAM合約價(jià)與前月持平，DDR4 8GB均價(jià)達(dá)到25.5美元。至于NAND閃存市場(chǎng)，上季度便已扭轉(zhuǎn)了下滑的態(tài)勢(shì)。在智能手機(jī)、筆記本電腦以及服務(wù)器等需求面皆有所復(fù)蘇的情況下，NAND閃存市場(chǎng)已經(jīng)擺脫此前一直出現(xiàn)的“跌跌不休”態(tài)勢(shì)，出現(xiàn)轉(zhuǎn)機(jī)。多數(shù)存儲(chǔ)廠商均已開(kāi)始看好明年市場(chǎng)的復(fù)蘇前景。
在此情況下，美光、三星、SK海力士、英特爾等紛紛加大新技術(shù)工藝的推進(jìn)力度，試圖通過(guò)新舊世代的產(chǎn)品交替克服危機(jī)，并在新一輪市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)有利地位。
技術(shù)升級(jí)一向是存儲(chǔ)芯片公司間競(jìng)爭(zhēng)的主要策略。半導(dǎo)體專家莫大康指出，存儲(chǔ)芯片具有高度標(biāo)準(zhǔn)化的特性，且品種單一，較難實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的差異化。這導(dǎo)致各廠商需要集中在工藝技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模上比拼競(jìng)爭(zhēng)力。因此，每當(dāng)市場(chǎng)格局出現(xiàn)新舊轉(zhuǎn)換，廠商往往打出技術(shù)牌，以期通過(guò)新舊世代產(chǎn)品的改變，提高產(chǎn)品密度，降低制造成本，取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
技術(shù)：3D堆疊vs工藝微縮
3D化是當(dāng)前NAND閃存引領(lǐng)發(fā)展的主要趨勢(shì)，各NAND閃存大廠都在3D 堆疊上加大研發(fā)力度，盡可能提升閃存的存儲(chǔ)密度。三星的第一代3D V-NAND只有24層，第二代為32層，隨后是48層……目前市場(chǎng)上的主流3D NAND產(chǎn)品為64層。今年8月三星電子再次宣布實(shí)現(xiàn)第六代超過(guò)100層的3D NAND 閃存量產(chǎn)。
美光科技也于近期宣布流片128層的3D NAND，并有望于2020年生產(chǎn)商用化的3D NAND。在近日召開(kāi)的“Mircon Insight2019”技術(shù)大會(huì)上，美光科技執(zhí)行副總裁兼首席商務(wù)官Sumit Sadana表示，128層3D NAND如果被廣泛使用，將大大降低產(chǎn)品每比特成本。
SK海力士于年初宣布將投資大約1.22萬(wàn)億韓元用于存儲(chǔ)芯片的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。SK海力士目前的主流3D NAND閃存為72層。SK海力士表示，下一代3D NAND堆疊層數(shù)將超過(guò)90層，再下一個(gè)階段為128層，到了2021年會(huì)超過(guò)140層。
與NAND閃存不同，因?yàn)镈RAM比較難堆疊芯片層數(shù)，所以制造商大多只能以減少電路間距的方式，提高性能效率。拉近電路距離的好處包含提高信號(hào)處理速度、降低工作電壓，以及增加每個(gè)硅片的DRAM產(chǎn)量。這也是各大制造商展開(kāi)納米競(jìng)爭(zhēng)的緣由。
據(jù)報(bào)道，SK海力士在成功開(kāi)發(fā)第二代10納米級(jí)工藝(1y nm)11個(gè)月后，近日再度取得新進(jìn)展，成功開(kāi)發(fā)出第三代10納米級(jí)工藝(1z nm)的16G DDR4 DRAM。SK海力士 DRAM開(kāi)發(fā)與業(yè)務(wù)主管Lee Jung-hoon表示：“1z nm DDR4 DRAM提供了業(yè)界最高的密度、速度和能效，使其成為高性能、高密度DRAM客戶適應(yīng)不斷變化的需求的最佳選擇。”10納米級(jí)的DRAM制程分為1代(1x)、2代(1y)與3代(1z)。1z nm生產(chǎn)效率比前一代高出27%，SK海力士將于明年開(kāi)始量產(chǎn)并全面交付。
除SK海力士外，三星電子、美光也已成功實(shí)施1z工程。三星電子于3月完成1z DRAM的開(kāi)發(fā)，并從9月開(kāi)始量產(chǎn)。而且三星電子還表示將于今年年底前引入極紫外光(EUV)光刻技術(shù)。美光也在今年8月宣布開(kāi)發(fā)1z工藝的16Gb DDR4。目前，美光已經(jīng)開(kāi)始量產(chǎn)1z nm的16Gb DDR4，密度更高，功耗降低了40%。
焦點(diǎn)：新一代存儲(chǔ)芯片開(kāi)始量產(chǎn)
云計(jì)算與人工智能對(duì)數(shù)據(jù)的運(yùn)算能力提出越來(lái)越嚴(yán)苛的要求，DRAM與NAND的存儲(chǔ)能力正在成為瓶頸，越來(lái)越多的新一代存儲(chǔ)芯片被開(kāi)發(fā)出來(lái)。因此，新一代存儲(chǔ)芯片的布局與開(kāi)發(fā)也成為各大存儲(chǔ)公司角力的焦點(diǎn)。
“Mircon Insight2019”技術(shù)大會(huì)上，美光科技正式宣布推出了基于3D XPoint技術(shù)的超高速SSD硬盤(pán)X100。這是美光產(chǎn)品系列中首款面向數(shù)據(jù)中心的存儲(chǔ)和內(nèi)存密集型應(yīng)用程序的解決方案，利用新一代3D XPoint存儲(chǔ)技術(shù)，在內(nèi)存到存儲(chǔ)的層次結(jié)構(gòu)中引入新的層級(jí)，具有比DRAM更大的容量和更好的持久性，以及比NAND更高的耐用度和更強(qiáng)性能。
美光執(zhí)行副總裁兼首席商務(wù)官 Sumit Sadana 表示：“美光是全球?yàn)閿?shù)不多的DRAM、NAND和 3D XPoint解決方案垂直整合提供商，該產(chǎn)品將繼續(xù)推動(dòng)我們的產(chǎn)品組合向更高價(jià)值的解決方案發(fā)展，從而加速人工智能能力發(fā)展、推動(dòng)更快的數(shù)據(jù)分析，并為客戶創(chuàng)造新的價(jià)值。”
三星則重點(diǎn)發(fā)展新一代存儲(chǔ)技術(shù)MRAM。今年年初，三星宣布量產(chǎn)首款可商用的eMRAM產(chǎn)品。三星計(jì)劃年內(nèi)開(kāi)始生產(chǎn)1G容量的eMRAM測(cè)試芯片，采用基于FD-SOI的28nm工藝。
三星代工市場(chǎng)副總裁Ryan Lee表示：“在克服新材料的復(fù)雜挑戰(zhàn)后，我們推出了嵌入式非易失性存儲(chǔ)器eMRAM技術(shù)，并通過(guò)eMRAM與現(xiàn)有成熟的邏輯技術(shù)相結(jié)合，三星晶圓代工繼續(xù)擴(kuò)大新興的非易失存儲(chǔ)器工藝產(chǎn)品組合，以滿足客戶和市場(chǎng)需求。”
臺(tái)積電同樣重視下一代存儲(chǔ)器的開(kāi)發(fā)。2017年臺(tái)積電技術(shù)長(zhǎng)孫元成首次透露，臺(tái)積電已開(kāi)始研發(fā)eMRAM和eRRAM，采用22nm制程。這是臺(tái)積電應(yīng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)設(shè)備、高速運(yùn)算電腦和智能汽車(chē)等四領(lǐng)域所提供效能更快速和耗電更低的新存儲(chǔ)器。
臺(tái)積電共同執(zhí)行長(zhǎng)劉德音日前在接受媒體采訪時(shí)表示，臺(tái)積電不排除收購(gòu)一家存儲(chǔ)器芯片公司，再次表達(dá)了對(duì)下一代存儲(chǔ)技術(shù)的興趣。
中國(guó)：爭(zhēng)當(dāng)與產(chǎn)業(yè)共進(jìn)“貢獻(xiàn)者”
目前，中國(guó)半導(dǎo)體廠商也在積極發(fā)展存儲(chǔ)芯片事業(yè)?？紤]到國(guó)際存儲(chǔ)大廠仍在不斷壘高技術(shù)門(mén)檻，中國(guó)的存儲(chǔ)事業(yè)仍有很長(zhǎng)一段路要走，技術(shù)與創(chuàng)新將是成敗的關(guān)鍵。
對(duì)此，莫大康曾經(jīng)指出，考慮到整個(gè)產(chǎn)業(yè)形勢(shì)，在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，中國(guó)存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)必須是一個(gè)踏踏實(shí)實(shí)的“跟隨者”與“學(xué)習(xí)者”，同樣又要爭(zhēng)當(dāng)一個(gè)與產(chǎn)業(yè)共同進(jìn)步的“貢獻(xiàn)者”。
2018年，長(zhǎng)江存儲(chǔ)在FMS(閃存技術(shù)峰會(huì))上首次公開(kāi)了自主研發(fā)的Xtacking架構(gòu)，榮獲當(dāng)年“Best of Show”獎(jiǎng)項(xiàng)。它可在一片晶圓上獨(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，讓NAND獲取更高的I/O接口速度及更多的操作功能。
今年9月，長(zhǎng)江存儲(chǔ)宣布量產(chǎn)采用Xtacking架構(gòu)的64層3D NAND。長(zhǎng)江存儲(chǔ)聯(lián)席首席技術(shù)官、技術(shù)研發(fā)中心高級(jí)副總裁程衛(wèi)華表示：“通過(guò)將Xtacking架構(gòu)引入批量生產(chǎn)，能夠顯著提升產(chǎn)品性能，縮短開(kāi)發(fā)周期和生產(chǎn)制造周期，從而推動(dòng)高速大容量存儲(chǔ)解決方案市場(chǎng)的快速發(fā)展。”長(zhǎng)江存儲(chǔ)還宣布正在開(kāi)發(fā)下一代Xtacking2.0技術(shù)，Xtacking 2.0將進(jìn)一步提升NAND的吞吐速率、提升系統(tǒng)級(jí)存儲(chǔ)的綜合性能、開(kāi)啟定制化NAND全新商業(yè)模式等。
今年9月，合肥長(zhǎng)鑫在2019世界制造業(yè)大會(huì)上，宣布DRAM內(nèi)存芯片投產(chǎn)。合肥長(zhǎng)鑫現(xiàn)場(chǎng)展示了8Gb DDR4芯片，采用19nm(1x)工藝生產(chǎn)，和國(guó)際主流DRAM工藝基本保持同步。長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官朱一明表示，8Gb DDR4通過(guò)了多個(gè)國(guó)內(nèi)外大客戶的驗(yàn)證，今年年底正式交付，另有一款供移動(dòng)終端使用的低功耗產(chǎn)品也即將投產(chǎn)。
不過(guò)，中國(guó)存儲(chǔ)芯片產(chǎn)業(yè)仍然處于剛起步階段。根據(jù)集邦咨詢的評(píng)估，2020年中國(guó)存儲(chǔ)產(chǎn)量只相當(dāng)于全球產(chǎn)能的3%。要想發(fā)展壯大，在國(guó)際市場(chǎng)中發(fā)揮影響力，自立自強(qiáng)始終是企業(yè)成敗的關(guān)鍵。
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