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nand存储不好吗 国产存储厂商,刷新全球排名!DRAM列五冲四,NAND市占1%进2%
发布时间 : 2024-10-11
作者 : 小编
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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。

NAND闪存这些年:QLC也没那么脆弱

NAND Flash是目前最常见的存储芯片,当其存储密度不断提升的同时,成本也会变得越来越敏感,因为Flash闪存的成本取决于其芯片面积,所以如果可以在同一区域存储更多数据,Flash将更具成本效益。

我们都知道固态硬盘采用闪存颗粒NAND Flash作为存储介质,所以它是固态硬盘中最重要的构成部分,其好坏也就决定着固态硬盘质量的好坏,而我们目前常见的NAND闪存主要有四种类型:Single Level Cell(SLC),Multi Level Cell(MLC)和Triple Level Cell(TLC),还有一种尚未大规模普及的QLC。

860 QVO

现在我们来认识下SLC、MLC、TLC、QLC

不难理解,MLC Flash是可以在与SLC相同的区域中存储更多的数据,同上,TLC则是在相同的区域内能比MLC存储更多的数据,而QLC则是比TLC能存储更多的数据。

区别

在SLC闪存中,每个存储单元仅存储一位信息,这使得读取单元格更快捷,因为磨损的影响小这也增加了单元的耐久性,进而增加了寿命,但其单元成本较高;MLC闪存每个存储器单元存储两位信息,读取速度和寿命都低于SLC,但价格也便宜2到4倍;MLC闪存的低可靠性和耐用性使它们不适合企业应用,创建了一种优化级别的MLC闪存,具有更高的可靠性和耐用性,称为eMLC;TLC Flash每个存储器单元存储3位信息,优势在于成本与SLC或MLC闪存相比要低得多,较适合于消费类应用,而到QLC Flash则是每个存储器单元能够存储4位信息以存储更多的信息,寿命也会相应低于TLC。

3D NAND助力QLC普及

说到这里就不得不提3D NAND,它的原理就是通过在同一晶片上垂直堆叠多层存储器单元,所以能够实现更大的存储密度。

第一批3D Flash产品有24层。随着该技术的进步,已经制造出32,48,64甚至96层3D闪存。3D闪存的优势在于同一区域中的存储单元数量明显更多。这也使制造商能够使用更大的制程工艺节点来制造更可靠的闪存。

3D NAND

一般来说,厂家为了更大的存储容量会使用更先进的制程工艺提升单位面积的存储容量,但由于闪存独特的电子特性,制程工艺越先进,寿命也就会越短,所以TLC在发展过程中会遇到寿命问题,但由于3D NAND是利用了垂直空间,提升容量。所以厂商没有必要使用更先进的制程工艺,转而使用更为老旧的制程工艺保证TLC的寿命,然后通过3D NAND增加容量。

在主要的NAND厂商中,三星是最早量产了3D NAND,其他几家公司在3D NAND闪存量产上要落后三星至少2年时间,在3D NAND路线上,三星也研究过多种方案,最终量产的是VG垂直栅极结构的V-NAND闪存,目前已经发展了五代V-NAND技术,堆栈层数从之前的64层提高到了90层以上,TLC类型的3D NAND核心容量更大,目前最新的技术在自家的860及970系列SSD上都有使用。

860 QVO

QLC能够迅速落地,有如此成就离不开3D NAND技术的发展,正是如此,借助3D NAND技术,QLC才能够实现1000PE的寿命,目前能够推出QLC的厂商,也都是通过3D NAND实现的。大家对QLC的最大焦虑就是寿命,真正了解QLC以后,自然会消除焦虑,目前已经有多家厂商对外表示自家3D QLC闪存的可擦写寿命为1000PE。

三星第五代V- NAND技术已经足够成熟,再配合以QLC闪存这也就使得固态硬盘在容量上轻松步入TB时代,三星作为全球领先的闪存厂商,去年首发采用QLC闪存的SATA SSD,860QVO就已经能够实现单颗1TB的闪存颗粒,目前发售的版本最高甚至可以达到4TB,这也意味着SSD进入TB级时代。

QLC+3D NAND带来更多可能

NAND闪存已经进入3D NAND时代了,在2D NAND闪存时代,厂商为了追求NAND容量的提升,需要不断提升NAND制程工艺,但在3D NAND时代,提升NAND容量靠的不是微缩制程工艺了,而是靠堆栈的层数,所以工艺变得不重要了,比如三星最初的3D NAND闪存使用的还是40nm工艺,可靠性要比20nm、10nm级工艺高得多。

由于TLC问世于2D NAND闪存时代,所以遭遇了诸多寿命、性能上的考验,最初发布的TLC闪存P/E寿命只有100-150次,但是随着NAND技术的进步、纠错技术的改良,P/E寿命不断提升,从TLC闪存的进阶之路我们便不难看出这个道理,所以这个发展之路对于QLC闪存同样适用。

任何新技术的普及都不是一帆风顺的,所以大家对QLC闪存的寿命担心也很正常,从内部结构来看,确实QLC闪存的寿命要低于TLC,但现在3D NAND时代的QLC闪存在可靠性上跟2D NAND时代的TLC、QLC完全不同,P/E寿命不是问题,目前主流的QLC闪存P/E已经能够达到将近1000,并不比TLC闪存差多少。

连续读写

三星作为全球主要的闪存厂商,新技术一直领先于市场,我们目前已经能够看到消费级的QLC闪存硬盘860QVO,而且三星为其提供了3年时间的质保或者1440TBW的总写入,且连续读写测试能达到跟TLC同级的水平,大约写入100GB时速度下降为100MB/s,但这依旧要远远高于机械硬盘的速度。

QLC闪存现在能够问世从根本上来说是市场需要,我们都知道内存的速度要比SSD快,但是SSD又要比机械盘快,性能虽然逐渐降低,但是换来的是更大的容量,所以随着技术发展势必会有TB级起步的超大容量SSD来取代机械硬盘的位置,而历史将这个任务交给了QLC闪存。

QLC闪存时代已经来临

由于内部架构原因,QLC闪存读写速度要低于TLC闪存,但是要远远高于机械硬盘,并且拥有同等TB级的容量,随着5G逐渐进入商用,我们个人的存储需求势必进一步加大,有不少科研机构预计了我们未来的硬盘使用场景,未来更可能是以500GB左右的TLC或者MLC闪存盘来做系统主盘,用2T或者更大的QLC闪存盘当做仓库盘这样便能完美的发挥各自优点,避开不足。

可以说QLC闪存的时代已经来了,三星QLC闪存已经开始出货,我们在电商平台已经可以看见三星的860QVO在出售,最高容量可以支持4TB,很明显QLC闪存最大的优势是能够实现更大的容量,无论是消费级还是企业级,而这靠TLC是无法实现的。

与机械盘相比,无论是连续读写、随机读写亦或是功耗和噪音它都是完全胜出,所以取代机械硬盘应该只是时间问题了。

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