国产存储厂商,刷新全球排名!DRAM列五冲四,NAND市占1%进2%
电子发烧友网报道(文/黄晶晶)根据2021年上半年DRAM市场情况来看,长鑫存储的全球市占已经来到1%,排名第五(三星、SK海力士、美光三家共占据94%份额),NAND市场排名中,长江存储全球市占已经达到2%(2020年下半年仅1%),排名第七(其他还有三星、铠侠、西数、SK海力士、美光、英特尔等)。虽然相比全球各大厂商,这个份额仍然显得微不足道,却是国产存储的积极重大的进步。
另一方面,2022年DRAM和闪存景气度显不足,应用需求的变化等形势值得注意。
国产存储的阶段性进步
中国是全球最大的应用市场,在智能手机、PC和服务器市场中国都占据了超过30%到40%的份额。正因为终端产业在中国,才给了国产存储更好的发展机会。
DRAM方面,长鑫存储已经成功量产19nm DDR4/LPDDR4,正在推进LPDDR5 DRAM产品开发,预计会采用17nm以下工艺制程。截至2020年底,长鑫存储12寸月产能达到4万片,开始启动6万片/月产能建设。未来随产能的不断扩张,有望超载南亚成为全球第四大DRAM芯片厂商。
除了长鑫存储,东芯半导体也有DRAM产品线,据东芯副总经理陈磊介绍,目前结合公司自主IP,包括有DDR3和低功耗的DDR产品,下一步是开发LPDDR4。预计明年可以为物联网和基带客户提供小容量的LPDDR4x产品。最近,兆易创新表示,17nm DDR3产品正在按计划进行中,预计2022年贡献营收。
闪存方面,长江存储已经量产64层/128层基于Xtacking架构的两代闪存颗粒,192层的第三代3D NAND存储芯片也量产在即。国内多家存储主控芯片、模组厂商都加入了长江存储的生态合作伙伴体系当中。
当然,基本上国产存储芯片厂商当前仍需要紧紧跟随全球头部玩家。在谈了国产存储取得的一些进展后,我们再来看看近两年DRAM、NAND市场的行情究竟如何走?
DRAM价格明年或将下跌15%,DDR5到来有望走稳
以内存分为5大类来看,即PC、服务器、行动式内存、绘图用内存以及利基型内存。在集邦咨询2022存储产业趋势峰会上,集邦咨询研究副总经理郭祚荣先生给出对明年DRAM行情的预判是,全球内存产业在今年上半年受到Delta卷土重来之际,人们大多仍维持在家上班与上课,客户端也因强劲需求而持续拉高库存水位,让前三季度内存价格一路往上攀升。但随着疫苗在全球开打,疫情逐步受到控制,回归上班与上课后,反倒让需求下降,第四季度内存产业从供不应求转为供过于求致使价格开始走跌。集邦咨询预估2022年内存供给成长率来到18.1%,与今年相持平,销售单价将年减15%,但明年将是DDR5内存进入市场的元年,DDR5内存挟带着高时脉与低电压的特性,加上国际大厂陆续支援之下,明年下半年将有一定程度的渗透率 ,内存均价跌幅有机会开始收敛,不排除价格走稳的可能性。
具体来看,PC或服务器用DRAM价格处于下跌态势,行动式内存处于缓涨缓跌的情况,基本上也是下跌的形势。另外图形用内存和利基型内存也将是下跌的。
2020-2021年整个笔记本电脑市场受到居家办公、在线教育等需求刺激,呈现了大幅增长。预估今年笔电出货量增长15.3%,明年却是-7.1%的下降,原因是经过两年的旺季,随着疫情的趋缓,对远程办公的需求不再强烈,带影响新购笔记本的需求减弱。
图形用内存由于虚拟货币和游戏主机等领域的拉动也有不错的成长空间。而消费类包括家电产品又推动了利基型内存的需求增长。
集邦咨询预估2022年手机出货增长只有3.5%,今年大概是7.3%左右的增长。原因是由于缺少杀手级应用,从4G升级到5G并不会带来很大的换机潮。
从比重来看,行动式内存的份额大概是32%,其中,三星呈现了寡占的市场格局,它的市场份额超过了50%,SK海力士和美光居次。无论是LPDDR4还是LPDDR5,三星的份额还会更高,甚至有价格的决定权。三星在LPDDR4的份额达到了46%,SK海力士和美光在明年的预估大概是29.2%。
最重要的DRAM应用市场是服务器,服务器的出机台数,预估目前每年的成长大概是4%到5%,今年预估在5.4%,明年预估是4.1%,虽然台数增长不大,但是服务器存储有很大的成长空间。服务器内存在明年大概是将近18%的成长。
闪存呈现供过于求,在高层数产能与需求中寻找平衡
集邦咨询分析师敖国锋指出,当前投产增长方面,三星在2021年投产增加接近7.5万片,2022年的产能增加只有约3.5万片。
国内厂商在去年大幅增长3.5万片之后,2022年的规划看起来只有小幅增长。主要原因是国内厂商长江存储明年在制程上转向128层,后续切入一线大厂的SSD供应和手机内存供给之下,长存的产能规划相对保守。
在2022年,铠侠的规划小幅增加1.5万片左右,SK海力士在韩国本地的工厂有小幅增加3D NAND的投产。而英特尔跟SK海力士预计在年底之前会完成第一阶段的合并计划,未来的产品重心将专注于企业级固态硬盘的发展。美光的产能也将有小幅增长。总体来看,敖国锋表示,明年各家厂商在投产的规划上相较于2021年都比较保守。
当前,各家厂商的重心都是在96到128层,但是2022年整个产出的供应重心将转到176层,甚至到2023年一些技术领先的厂商会推升到200层以上的技术。主要是三星、SK海力士及美光,将有望由176层推向200层以上,英特尔、长江存储等的技术研发会在160层到192层。
今年第四季之后,176层3D NAND有一个小幅度的增长,明年176层产出比例将陆续增加,主要应用在笔记本电脑、智能手机等市场,至于企业级SSD即便明年有176层的应用,但仍是以128层为主。
从闪存终端需求分布来看,这两年智能手机的比例在34%到35%之间。服务器方面,随着整个服务器出货增长以及平均容量的增长,明年NAND Flash的需求大概会占到22%左右。另外,明年游戏主机占NAND Flash的需求将占到4%左右,长期来看游戏主机占闪存终端需求在3%到4%之间。针对每个终端产品平均容量增长,2021年到2022年,增长较为积极的是服务器相关平均容量,企业级固态硬盘平均容量增长,这两年都有超过3成以上的增长。
虽然2021年许多芯片出现产能吃紧,缺货的情况,但相关PMIC或主控IC的供给状况持续改善,因此敖国锋认为,预估到2022年第二季底,相关元器件供应回归正常交期,明年上半年在生产需求无法大幅改善,以及原厂产能不断转进128到176层及更高层数的情况下,明年上半年闪存市场可能会出现供过于求的局面。再随着下半年英特尔下一代服务器平台的量产,将有机会在第三季之后出现一个供需平衡的状况。
闪存价格方面,2022年第四季度价格仍然有机会继续往下小幅衰退,主要原因是原厂产能不断增加,尤其是转往176层的产能不断地持续迈进,估计明年除了第三季度价格稍微持稳之外,明年整年度衰退的价格比例大约20%到25%之间。
2021年整个需求位元的增长在38.8%,供给位元的增长在39.1%,明年将呈现供过于求的状况。2023年估计仍将出现供过于求,考虑到整个原厂产能在转进200层以上的进度,以及市场的需求情况,或许将在2023年及以后的一些时间节点达到供需平衡。
英特尔NAND,以持续技术优势引领存储市场发展
来源:计算机世界
刚刚过去的4月,英特尔发布了全新的第三代至强可扩展处理器,业内用“Ice Lake is coming”来形容英特尔10纳米的强势登场,这股“Ice Lake”的风潮非但没有给炎热的初夏带来一丝凉意,反而引爆了英特尔的新品发布热潮。立夏刚过,英特尔又发布了全新第11代智能酷睿高性能移动版处理器,代号“Tiger Lake-H”。从DC到PC,英特尔似乎在向业界展示谁才是真正的“芯片之王”。
不知道还有多少人记得,以存储起家的英特尔在去年官宣的一则消息:2020年10月20日,英特尔宣布,同意SK Hynix以90亿美元收购该公司NAND闪存业务,以及英特尔在中国大连的NAND闪存制造工厂,但仍保留其傲腾技术和业务。
该消息一出真可谓一石激起千层浪,各种分析纷纷攘攘,无论是唱衰还是唱好各有拥趸。
众所周知,类似这种行业巨头间的收购工作并非一夕之间就可以完成的,公开信息披露,受监管批准与相关条件限制,双方的交易有望在2025年3月全部完成。
那么,曾以3D NAND在闪存产品中“独领风骚”的英特尔目前该业务领域处于怎样的状况?是否还会继续进行产品的更新迭代?是否还能保持技术上领先优势?《计算机世界》记者带着这些问题走访了英特尔NAND产品与解决方案事业部的几位专家。
一,是否还有闪存新品?
“未来,内存与存储层次结构的认知和产品规划,仍旧如大家熟悉的英特尔存储金字塔所示,不会有所变化。”英特尔NAND产品和解决方案事业部中国区销售总监倪锦锋在接受采访时表示,“英特尔的存储产品将一如既往的出货及更新”。
据了解,在企业端,继2020年上半年出货的固态盘D7-P5500和D7-P5600,2021年上半年数据中心产品将主打4款产品。除了目前已发售的D7-P5510外,英特尔在2021年第2季度和稍后时间陆续发售D5-P5316、D3-S4520和D3-S4620。
而在客户端、消费层产品方面,将主打2款产品,目前在市场上已经可以看到的固态盘660P和670P。
二,如何保证技术优势?
谈及技术优势,英特尔技术专家向记者表示,作为提供第一个QLC PCIe 3D NAND固态盘的企业,英特尔拥有超过30年的闪存单元经验,而要保持领先地位无外乎三个方面,外形规格上的创新、扩展更多层的存储单元、提高每单元的位数。
英特尔技术专家坦言:“英特尔在3D NAND固态盘当前的领先技术,就是面向未来的路线图,不管是优化的EDSFF外形接口,还是144层的TLC和QLC,抑或是5b/c的浮栅技术前景。”
在采访中,记者发现英特尔坚持“通过最高面密度,为闪存的应用实现更好的经济效益”。
相比较传统栅极技术达到128-层TLC,英特尔通过浮动栅极技术实现144-层TLC,加上阵列下CMOS实现最高面密度,通过更小的FG单元和更高效的阵列的技术搭配,实现面密度提高10%,同时每个晶圆可以承载更高的GB,做到容量扩大和制造效率的提高。
其浮栅单元的特点包含了:良好的读取阀值电压窗口;单元之间良好的电荷隔离;良好的数据保留。可以说,英特尔正是凭借QLC 3D NAND在行业占据了领先地位。
基于成熟的单元技术——垂直浮栅闪存单元可以深度了解通过隧道氧化层来控制电子的物理学原理,同时离散单元隔离能够将跨单元干扰的风险降至最低 ,此外垂直单元中的电子数量提高6倍左右,可提高控制能力。通过强大的电荷损失保护功能,在设计上就确保了高可靠性。
对于浮动栅极是如何提供更高的数据维持率?英特尔技术专家介绍道,较小的读取窗口带来了准确性挑战,很小的泄漏量即可导致读取错误,在数据保留方面,浮动栅极NAND单元优于电荷撷取闪存,从而提高QLC数据维持能力和读写寿命。
总体来看,英特尔3D NAND的优势在于:
·英特尔3D NAND基于单元技术而构建,拥有超过30年经过验证的可靠性和质量,可谓闪存单元技术创新的的引领者;
·QLC NAND技术的每单元位数比TLC NAND提高33%,并提供了业界领先的面密度,可以助力用户实现更好的经济效益;
·在数据保留方面,浮动栅极NAND单元优于电荷撷取,这种设计提高了数据读取的可靠性。
尽管目前为止,对于QLC业内仍有一些疑问,但从应用层面看,在耐久性、性能、质量和可靠性、成熟度等方面,英特尔 QLC 3D NAND固态盘都体现出了很强的优势。
另一位英特尔技术专家则以D5-P5316为例,展示了其为何被称作是大规模存储容量且塑造灵活性能的代表性产品。
依靠业内领先的密度、严苛的质量和可靠性D5-P5316让客户能够充满信心地在温存储中进行大规模部署。对于适应场景来说,英特尔QLC PCIe NAND固态盘针对需要快速访问大型数据集的读取密集型工作负载进行了优化,更加适合云存储、AI、CDN、HCI、HPC等。此外,大规模整合存储空间,1U内最高1PB,把温存储占用的空间减少最多20倍,从而大幅降低TCO 。
结语
在采访的尾声,笔者回忆起两张图片,一张是英特尔的“六大技术支柱”,一张是英特尔的“存储金字塔”架构图。
笔者认为,作为六大技术支柱之一的内存&存储,以及在存储架构中不可缺少的3D NAND,其重要性不言而喻。坚持“闪存层数是衡量其闪存先进性最直观的维度”,保持在非易失性存储领域的领跑地位。正如倪锦峰所言“我们的愿景就是成为行业领先的存储与内存解决方案公司 ”。
至于未来,成败还是应该交由市场来检验。
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