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中国3D NAND FLASH迎来重大发展机遇

2014-08-04   赛迪顾问 半导体产业研究中心   饶小平

  按照信息可保存的性质,半导体存储器可以分为易失性和非易失性存储器两大类。快闪存储器是非易失性存储器的主流产品,可以进一步细分为非线性闪存即NAND FLASH和代码型闪存即NOR FLASH两种。其中,NAND FLASH存储器具有大容量、快速读写特点,是半导体非易失性存储器的主流产品。NAND FLASH用途广泛,需求量大和增长最快的领域主要是智能手机、平板电脑和嵌入式固态硬盘Embedded SSD(Solid-State Drive)。其中,前两个领域与移动终端发展相关,固态硬盘应用直接与海量数据存储产品相关,如消费型的固态硬盘和商业型的超大型数据中心等。目前,NAND FLASH市场主流快闪存储器是2D NAND FLASH。

  近年来,为了适应小体积、大容量的要求,NAND FLASH被迫向高集成度发展。在技术方面,目前16到19纳米工艺已经是NAND FLASH产品的极限,任何进一步压缩尺寸的尝试都会带来极高的成本且导致存储位不再稳定可靠。有鉴于此,要想在同样体积的闪存产品中获得更大存储空间,就必须往芯片里塞进更多闪存单元层。在此背景下,一种全新3D NAND FLASH应运而生,即将原来NAND FLASH中二维平面横向排列的串联存储单元改为垂直排列。通过增加立体硅层的办法,解决平面上难以微缩的工艺问题,来达到既能提高单位面积的存储密度,又能改善存储单元性能的目的。3D NAND FLASH不仅能够增加容量,也可以将成本控制到较低水平。

  在市场需求方面,目前全球处于数据爆发式增长的时代,2020年数据总量将超过40ZB(相当于4万亿GB),比2012年增长14倍,年平均复合增长率约为40%。由此测算到2020年需要存储的数据量甚至会大于存储设备的总容量,可以得到2017年市场对于3D NAND FLASH产能的需求超过每月100万片,2020年需求超过每月250万片。针对3D NAND FLASH迅速发展的市场趋势,三星和东芝已经在产能上布局,新建的工厂今年将提供每月20万片的产能,加上所有厂家增加设备、改进产线,将2D NAND FLASH转化为3D NAND FLASH的产能约每月30万片,到2017年总共产能约为每月50万片,与每月100万片的产能需求仍有较大差距,到2020年需要更大的产能供给才能弥补供需缺口。

  新兴应用领域增长所需产能与美日韩企业扩充产能不及所产生的产能差额,为我国制造业提供了广阔的发展市场空间和机遇。

  一方面,中国是NAND FLASH的主要市场。中国是全球电子信息制造业中心,手机、闪存卡和闪存盘产量占全球产量的约70%,平板电脑产量占全球产量的90%以上。同时,根据中国半导体行业协会的报告,中国NAND FLASH市场份额已经达到全球52.4%。按照这个比例,2017年满足我国市场的需求的产能至少需要每月50万片。2020年,中国市场需求将达到每月120万片。可以看到,我国庞大的终端制造与消费市场为3D NAND FLASH提供广阔的发展空间。

  另一方面,中国企业具备生产3D NAND FLASH的技术能力。在设计方面,兆易创新NOR FLASH产品已经占领一定的市场份额,NAND FLASH也开始量产,具备设计3D NAND FLASH的技术能力。在制造方面,武汉新芯长期为占有全球NOR FLASH市场50%以上的美国飞索公司代工,也为其他厂家代工NOR FLASH,可以说是全球主要的NOR FLASH的代工厂之一,同时也代工部分NAND FLASH产品,具有制造3D NAND FLASH的技术和经验准备。

  在难得的3D NAND FLASH发展机遇面前,中国企业应积极争取和发展与具有最高技术水平的国内外企业与研究单位的合作,联合开发新技术,以中国市场为突破口,以重新分配全球市场份额为目的,迅速形成产业规模。特别要重视加强与美国伙伴合作,可以借助美国企业引入国际OEM资金和预定订单,快捷切入国际主流市场。

标签:3D NAND FLASH,基础电子,存储器,半导体
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