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近三年來 NAND Flash 市場行情波動較大，從 2016 年開始價(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 年開始，SSD 進(jìn)入價(jià)格下跌軌道。
NAND Flash 市場行情如此大的波動，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，推動終端產(chǎn)品價(jià)格的上漲。
2018 年 NAND Flash 市場行情之所以會出現(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，未來以 SSD 為代表的閃存產(chǎn)品會有更大的價(jià)格下探空間。
對于 2019，來自筆記本、智能手機(jī)、服務(wù)器以及終端零售市場的需求并沒有特別強(qiáng)勁，在當(dāng)前閃存市場占有高達(dá) 30%份額的三星最近還因?yàn)橹悄軝C(jī)和存儲產(chǎn)品的銷售表現(xiàn)不及預(yù)期下修了營收預(yù)期。
與非網(wǎng)小編今天來介紹一下 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器，即在斷電的情況下依舊可以保存已經(jīng)寫入的數(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)硬盤等存儲設(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（單層次存儲單元）、MLC（雙層存儲單元）、TLC(三層存儲單元)以及 QLC（四層存儲單元），不同的存儲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、單層次存儲單元 SLC（Single-Level Cell），即 1bit/cell，速度快壽命最長，價(jià)格貴（約 MLC 3 倍以上的價(jià)格），約 10 萬次擦寫壽命。
2、雙層存儲單元 MLC（Multi-Level Cell），即 2bit/cell，速度一般壽命一般，價(jià)格一般，約 3000---1 萬次擦寫壽命。
3、三層存儲單元 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 千次擦寫壽命。
4、四層存儲單元 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 150 次左右。
注：每 Cell 單元存儲數(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)硬盤上單體的存儲單元內(nèi)部的能夠裝載的閃存顆粒已經(jīng)接近極限了，更加專業(yè)的術(shù)語表述就是單 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)品也已開始陸續(xù)出現(xiàn)，可以預(yù)見 QLC 將會取代 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，這也將推動消費(fèi)類 SSD 向 4TB 邁進(jìn)，企業(yè)級 SSD 向 8TB 升級，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。
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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 閃存市場近 9 成的市場比重，幾乎所有的工藝的創(chuàng)造和升級，都是由這么幾家原廠所主導(dǎo)。國內(nèi)閃存廠商在堆棧技術(shù)和工藝方面還有著一定的差距，但追趕之勢仍在。下面，來給大家簡單介紹一下六家閃存原廠以及國內(nèi)先進(jìn)閃存廠商的進(jìn)展情況。
三星：NAND Flash 市場領(lǐng)先者
三星已開始大規(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，該系列是對前代 BG3 的一次重大升級。
東芝 BGA4 采用了新型 96 層 3D TLC，取代了他們的 64 層 NAND，可帶來更高的容量、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 性能打開了大門。BG4 仍采用了無 DRAM 設(shè)計(jì)，而是配備了 NVMe 主機(jī)內(nèi)存緩沖區(qū)（HMB）功能來緩解無刷驅(qū)動器否則會遭受的性能損失。
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 將成為第二款開始出貨的 96 層 SSD。東芝的 BG 系列是面向 OEM 市場的入門級 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，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。針對目前熱門的 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 5G 網(wǎng)絡(luò)到來的時(shí)候，實(shí)現(xiàn)高的速度下載和傳輸存儲，并為 AI 技術(shù)提供支持。提供高達(dá) 550MB/s 的連續(xù)寫入性能，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售的消費(fèi)級閃存產(chǎn)品，2018 下半年批量出，2019 年開始批量生產(chǎn)。
閃迪推出的閃迪至尊高速 3D 固態(tài)硬盤全采用 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)儲存單元，在同樣的空間內(nèi)容納更高儲存容量。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 – 非易失性寫入緩存技術(shù)。
美光、英特爾：相愛相殺
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 存儲芯片。
2018 年 1 月，英特爾宣布完成目前 3D NAND 的開發(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)合開發(fā)的 64 層 3D TLC NAND 升級了所有的 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，英特爾會推出專注于個(gè)人電腦的 Optane，美光推出專注于服務(wù)器的 QuantX。但英特爾仿佛并沒有遵守約定，去年宣布在美國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)，這似乎動了美光的“蛋糕”。在此之前，英特爾已經(jīng)在中國大連投資 55 億美元建設(shè)了 3D NAND 閃存生產(chǎn)廠，去年 9 月份也正式開始量產(chǎn)。
不管是企業(yè)級 SSD，云端還是手機(jī)，數(shù)據(jù)存儲需求一直在增加，美光一直在為市場提供解決方案，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)。美光在中國上海、西安等地都設(shè)有測試工廠致力于提供給市場更好的 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)，這對國內(nèi)閃存技術(shù)和市場來說或是一次助力。
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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 市場提高產(chǎn)品競爭力，并且持續(xù)研發(fā)采用相同技術(shù)的 128 層 3D NAND Flash。
長江存儲：長江后浪推前浪
長江存儲屬于業(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 將會在 2019 年第三、四季度量產(chǎn)，之后會跳過 96 層 NAND，直接研發(fā) 128 層 NAND。
值得一提的是，長江存儲還搞出了 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)處理步驟就可通過數(shù)百萬根金屬垂直互聯(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 市場供應(yīng)量將大幅增加。雖然最近有消息傳出，由于客戶需求正在變緩，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 市場整體形勢已如此，市場將持續(xù)供過于求，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 市場供應(yīng)仍然很充足。同時(shí)，筆記本、智能手機(jī)市場都已相當(dāng)飽和，需求增長有限。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)格勢必將持續(xù)緩慢下滑。對于 DIY 玩家來說，在經(jīng)歷了 2017 年 PC 硬件市場的“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格局，盡管目前閃存市場幾乎被六大原廠壟斷，但隨著國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)投入的加大，國內(nèi)存儲器行業(yè)也將迎來加速發(fā)展，雖然在短期內(nèi)難以撼動三星、SK 海士力以及美光等存儲大廠，但未來憑借國內(nèi)龐大的內(nèi)需市場、優(yōu)秀的開發(fā)能力，以及具國際水準(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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