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nand flash sdram 曾经差点被放弃，如今芯片业务却成三星电子“发动机”

发布时间 : 2024-11-25

作者 : 小编

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曾经差点被放弃，如今芯片业务却成三星电子“发动机”

芯片存储器价格的上涨让不少硬件厂商“苦不堪言”，但对于三星来说，却成为整个电子业务的“发动机”，这也让三星芯片排位在今年第二季度一举超过老大英特尔并在单季利润上“逆袭”苹果。

“竞争对手没有充分抓住Note 7的崩溃，而三星已经从半导体和显示器中获利。”EuGEne投资和证券分析师Lee Seung-woo说。

今年第二季度(4-6月)三星的营业利润达126.7亿美元，同比增长72.7%，净利润约合99.3亿美元，其中半导体部门销售额157.99亿美元，同比增长46.5%，营业利润72.16亿美元同比增长204.2%。

“受益于行业缺货以及元器件上涨趋势，三星的这一增长将会持续一段时间。”Gartner研究副总裁盛陵海对第一财经记者说。

事实上，虽然现在芯片业务正为三星电子创造源源不断的利润，但在40年前，三星进军芯片行业却并非一帆风顺。当时掌管三星的还是李健熙的父亲，公司主业是食品、纺织品以及物流，并且刚刚开始在国内生产黑白电视机。所以当李健熙表示希望在公司推动进军半导体业务时却受到了来自三星管理层的质疑，但他最终说服了自己的父亲。

1992年，三星成为首家开发出64Mb DRAM内存芯片的公司，遥遥领先于日本竞争对手。现在，三星在全球DRAM芯片市场的份额约为50%，在全球存储芯片市场的份额约为38%。

“非议下” 成立芯片部门

去年第一季度，三星的芯片营收仅占英特尔的30%多，而利润上也与苹果差了不止一个档位。而到了今年一季度，三星的芯片营收已与英特尔不相上下。而在最新的二季度财报中，三星半导体收入超过英特尔10亿美元。

对于这个结果，行业内并不意外。IC Insights提供的数据报告指出，三星芯片销售强劲增长的关键在于DRAM和NAND闪存价格的攀升。IC Insights认为，这两种闪存价格在二季度可能会有降温，但是全年涨幅仍然较为客观，预计DRAM价格全年涨幅约39%，NAND则将上涨25%。

而三星正是DRAM和NAND市场上的领头羊。

NAND Flash和DRAM是存储芯片中比较常见的技术，NAND Flash闪存是一种非易失性存储技术，即断电后仍能保存数据，比如手机上16G/32G/64G的闪存和电脑上的固态硬盘用的就是NAND Flash。DRAM是动态随机存取存储器，只能将数据保持很短的时间，而且关机就会丢失数据，电脑上4G/8G/16G内存采用的就是DRAM。

目前，NAND Flash市场被三星与东芝联合的ToggleDDR阵营和英特尔与镁光为首的ONFI阵营把持，三星、东芝、闪迪、镁光、SK海力士等国外巨头占据80%以上的市场份额，其中三星可以被称为“绝对霸主”，市场份额约38%。

而在DRAM市场，三星、SK海力士、镁光占据了主要市场份额。在2016年第四季度，三星的市场占有率达47.5%，SK海力士的市场份额为27.3%，镁光的市场份额为19.4%。相比之下，市场份额排名四到六位的台系厂商的市场份额就比较有限了，南亚科的市场份额为3.1%，邦华电子和力晶科技的市场份额分别为1.3%和0.8%。

存储芯片价格上涨背后的直接原因是供不应求，比如苹果、OPPO、华为、小米，包括三星手机自身都在抢NAND Flash产能，进而导致供应链非常紧张，并且受制于良率，产能无法满足市场需求。所以即便是遭遇Note 7事件重创，但拥有“存储王国”的三星却在利润上“越发滋润”。

不过，在40多年前，三星公司的决策层却差一点就放弃了这棵“摇钱树”。

据了解，当时三星的主业仍然是食品、纺织品以及物流，并且刚刚开始在国内生产黑白电视机。但作为“接班人”的李健熙在公司推动进军半导体业务时却受到了来自三星管理层的质疑，当时掌管三星的还是李健熙的父亲，从芯片行业的投入比来看，这的确不是一个可以在几年就看到收益的行业。

但李健熙却十分看好芯片行业，并在1974年自掏腰包收购了当时陷入财务困境的韩国半导体公司50%股份。三星半导体部门一开始为手表生产芯片。1980年，三星半导体部门并入三星电子。

与欧美大型半导体公司通过制定标准的模式来掌握市场不同，三星在半导体上通过整合能力来获得快速响应市场的能力。从被李健熙“接手”后，三星半导体开始模仿着日本企业们搭建“整机+关键零组件”的垂直整合模式。不同的是，三星最终做得更为彻底、更具效率，也逐渐推动三星在该市场的地位不断走强。

成为芯片业老大，但能维持多久?

可以看到，从起初日本企业背后的“好学生”，到垂直整合模式的“最佳代言人”，三星在半导体业务上蓄势已久，凭借着大规模精密制造而形成的绝对性价比优势，三星早在2011年就在存储芯片领域和闪存领域拿下了销售额利润的双料第一。而在今年，三星终于成为全球最大芯片制造商，结束英特尔25年霸主地位。

三星是那种对手，虽然知道很厉害，但真正等到它清晰地出现在雷达屏幕上时，却已经没有什么太好的办法。

曾经有评论人士称三星可以将日本、台湾地区的电子业者作为三星的“水库”：当供应链产能紧缩，三星放单吸量，狙击其他终端品牌对手，而当行业产能过剩时，三星则“开闸泄洪”，只收自家订单，将其他关键零组件业者抛于水深火热中。

在2008年，面板工业出货急缩，三星电视业务更多采购自家出产的面板，抛弃了台湾的面板业者，任由其自行挣扎;当2009年时，三星又突然向台湾面板业抛出大笔订单吸货，使得中国大陆整机厂商陷于面板缺货窘境。而最近的一个案例可能来自于华为手机的“闪存门”事件。虽然没有挑明，但华为在供应链上受制于三星的现状在很长一段时间都难以改善。

比起其他欧美厂商，三星快速的脚步也让对手常常猝不及防。

三星的学习、进步能力非常强，凭借庞大布局，接触各类外部合作者。以逻辑芯片领域为例，过去在很多领域，三星一直采取“中低端采用外部芯片，高端芯片自己做”的策略，而在和外部芯片供应商合作的基础上不断向外部供应商学习，在具备了多核技术产品和IP后才选择进入，随后进行大笔投资。

“从战略来上讲，这几年三星很成功，那就是先做周边的标准产品，比如存储器芯片，比如面板等等，因为这些都需要规模，拼的是金钱，拼的持续投资。”芯片行业资深专家顾文军此前对第一财经记者表示，这是战术对一个后进入的高科技公司来讲，是非常正确的。三星可以通过并购，购买IP等多种方式，通过自己的持续发展，尤其是在产业低潮的时候加大投资。

这种方式的好处在于，由于供应链掌握在自己身上，无论是成本还是产品周期都处于可控的范围内。以手机领域为例，三星不仅仅自己制造手机，还会设计制造手机芯片、内存、闪存、屏幕甚至手机外壳，尤其是CPU、屏幕和闪存这样的核心技术都有自己的设计生产技术，但价格上却比国内厂商还便宜。

“从零做起，但持之以恒，终于拖垮了竞争对手，并且通过对存储芯片和面板以及Foundry和逻辑芯片的努力逐渐掌控了整个电子产业链。”顾文军对记者说。

但也有分析师认为英特尔不会将自己第一的位置“送出去”太久，而三星所面临的挑战更不可能只有英特尔一家。

Gartner研究副总裁盛陵海则对记者表示：由于内存芯片价格的提高而导致PC和智能手机厂商需要付出更高的成本，这将会进一步加大中国政府对半导体产业投资的决心。Gartner预测在2020年前，来自中国的存储器芯片将会有机会进入目前韩国、日本和美国企业独占的市场，并掀起新的竞争。

近期最新的消息是，日本东芝公司已就出售其内存芯片业务重启与富士康的谈判，这使得日本政府牵头的集团不再作为优先考虑对象。据悉，东芝的NAND闪存芯片应用广泛，是智能手机、电脑、服务器等电子设备的重要部件。

而三星自身的问题是，芯片行业始终是一个投资规模较大的行业，多个产业布局也许从一定意义上也会分食三星的精力，而在市场风向快速切换的半导体行业，投资也可能意味着颗粒无收。

不过，目前来看，三星依然对外展现除了“高调出击”的姿态。

前几个月，三星高管表示希望把芯片代工业务的市场份额从目前的7.9%提高到25%，这意味着它将从当前芯片代工老大台积电口里抢走部分市场，目前后者占有50.6%的市场份额。以至于台积电董事长张忠谋要用“700磅大猩猩”来形容三星的实力。

一文对比DRAM、FLASH和DDR

定义

DRAM

DRAM(Dynamic Random Access Memory)，即动态随机存取存储器，最为常见的系统内存。DRAM 只能将数据保持很短的时间。为了保持数据，DRAM使用电容存储，所以必须隔一段时间刷新(refresh)一次，如果存储单元没有被刷新，存储的信息就会丢失。 (关机就会丢失数据)。

Flash内存

Flash内存即Flash Memory，全名叫Flash EEPROM Memory，又名闪存，是一种长寿命的非易失性(在断电情况下仍能保持所存储的数据信息)的存储器，数据删除不是以单个的字节为单位而是以固定的区块为单位，区块大小一般为256KB到20MB。闪存是电子可擦除只读存储器(EEPROM)的变种，EEPROM与闪存不同的是，它能在字节水平上进行删除和重写而不是按区块擦写，这样闪存就比EEPROM的更新速度快，所以被称为Flash erase EEPROM，或简称为Flash Memory。由于其断电时仍能保存数据，闪存通常被用来保存设置信息，如在电脑的BIOS(基本输入输出程序)、PDA(个人数字助理)、数码相机中保存资料等。另一方面，闪存不像RAM(随机存取存储器)一样以字节为单位改写数据，因此不能取代RAM。

NOR Flash和NAND Flash

NOR Flash和NAND Flash是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。

Intel于1988年首先开发出NOR Flash 技术，彻底改变了原先由EPROM(Erasable Programmable Read-Only-Memory电可编程序只读存储器)和EEPROM(电可擦只读存储器Electrically Erasable Programmable Read - Only Memory)一统天下的局面。

紧接着1989年，东芝公司发表了NAND Flash 结构，强调降低每比特的成本，有更高的性能，并且像磁盘一样可以通过接口轻松升级。

NOR Flash 的特点是芯片内执行（XIP ，eXecute In Place），这样应用程序可以直接在Flash闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。NOR 的传输效率很高，在1~4MB的小容量时具有很高的成本效益，但是很低的写入和擦除速度大大影响到它的性能。NAND的结构能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快。应用NAND的困难在于Flash的管理和需要特殊的系统接口。通常读取NOR的速度比NAND稍快一些，而NAND的写入速度比NOR快很多，在设计中应该考虑这些情况。

DDR

DDR=Double Data Rate双倍速率同步动态随机存储器。严格的说DDR应该叫DDR SDRAM，人们习惯称为DDR，其中，SDRAM 是Synchronous Dynamic Random Access Memory的缩写，即同步动态随机存取存储器。而DDR SDRAM是Double Data Rate SDRAM的缩写，是双倍速率同步动态随机存储器的意思。DDR内存是在SDRAM内存基础上发展而来的，仍然沿用SDRAM生产体系，因此对于内存厂商而言，只需对制造普通SDRAM的设备稍加改进，即可实现DDR内存的生产，可有效的降低成本。

DDR2

DDR2（Double Data Rate 2） SDRAM是由JEDEC（电子设备工程联合委员会）进行开发的新生代内存技术标准，它与上一代DDR内存技术标准最大的不同就是，虽然同是采用了在时钟的上升/下降延同时进行数据传输的基本方式，但DDR2内存却拥有两倍于上一代DDR内存预读取能力（即：4bit数据读预取）。换句话说，DDR2内存每个时钟能够以4倍外部总线的速度读/写数据，并且能够以内部控制总线4倍的速度运行。

此外，由于DDR2标准规定所有DDR2内存均采用FBGA封装形式，而不同于目前广泛应用的TSOP/TSOP-II封装形式，FBGA封装可以提供了更为良好的电气性能与散热性，为DDR2内存的稳定工作与未来频率的发展提供了坚实的基础。回想起DDR的发展历程，从第一代应用到个人电脑的DDR200经过DDR266、DDR333到今天的双通道DDR400技术，第一代DDR的发展也走到了技术的极限，已经很难通过常规办法提高内存的工作速度；随着Intel最新处理器技术的发展，前端总线对内存带宽的要求是越来越高，拥有更高更稳定运行频率的DDR2内存将是大势所趋。

DDR3

DDR3是一种计算机内存规格。它属于SDRAM家族的内存产品，提供了相较于DDR2 SDRAM更高的运行效能与更低的电压，是DDR2 SDRAM(四倍资料率同步动态随机存取内存)的后继者(增加至八倍)，也是现时流行的内存产品规格。

主要特点：

(1)功耗和发热量较小：吸取了DDR2的教训，在控制成本的基础上减小了能耗和发热量，使得DDR3更易于被用户和厂家接受。

(2)工作频率更高：由于能耗降低，DDR3可实现更高的工作频率，在一定程度弥补了延迟时间较长的缺点，同时还可作为显卡的卖点之一，这在搭配DDR3显存的显卡上已有所表现。

(3)降低显卡整体成本：DDR2显存颗粒规格多为16M X 32bit，搭配中高端显卡常用的128MB显存便需8颗。而DDR3显存颗粒规格多为32M X 32bit，单颗颗粒容量较大，4颗即可构成128MB显存。如此一来，显卡PCB面积可减小，成本得以有效控制，此外，颗粒数减少后，显存功耗也能进一步降低。

(4)通用性好：相对于DDR变更到DDR2，DDR3对DDR2的兼容性更好。由于针脚、封装等关键特性不变，搭配DDR2的显示核心和公版设计的显卡稍加修改便能采用DDR3显存，这对厂商降低成本大有好处。

目前，DDR3显存在新出的大多数中高端显卡上得到了广泛的应用。现在许多低端的显卡也有采用DDR3显存的

DDR4

DDR，英文全称为：Dual Data Rate，是一种双倍速率同步动态随机存储器。严格的说，DDR应该叫DDR SDRAM，人们习惯称为DDR，其中，SDRAM 是Synchronous Dynamic Random Access Memory的缩写，即同步动态随机存取存储器，而DDR SDRAM是Double Data Rate SDRAM的缩写，是双倍速率同步动态随机存储器的意思。

简单来说，DDR4就是第二代内存的意思，目前不少智能手机与电脑都用上了新一代DDR4内存，它属于我们熟知的DDR3内存的下一代版本，带来了更低的功耗与更出色的性能。

区别

NAND flash和NOR flash

一、NAND flash和NOR flash的性能比较

flash闪存是非易失存储器，可以对称为块的存储器单元块进行擦写和再编程。任何flash器件的写入操作只能在空或已擦除的单元内进行，所以大多数情况下，在进行写入操作之前必须先执行擦除。

NAND器件执行擦除操作是十分简单的，而NOR则要求在进行擦除前先要将目标块内所有的位都写为0。由于擦除NOR器件时是以64～128KB的块进行的，执行一个写入/擦除操作的时间为5s，与此相反，擦除NAND器件是以8～32KB的块进行的，执行相同的操作最多只需要4ms。执行擦除时块尺寸的不同进一步拉大了NOR和NADN之间的性能差距，统计表明，对于给定的一套写入操作(尤其是更新小文件时)，更多的擦除操作必须在基于NOR的单元中进行。

这样，当选择存储解决方案时，设计师必须权衡以下的各项因素。

1、NOR的读速度比NAND稍快一些。

2、NAND的写入速度比NOR快很多。

3、NAND的4ms擦除速度远比NOR的5s快。

4、大多数写入操作需要先进行擦除操作。

5、NAND的擦除单元更小，相应的擦除电路更少。

二、NAND flash和NOR flash的接口差别

NOR flash带有SRAM接口，有足够的地址引脚来寻址，可以很容易地存取其内部的每一个字节。

NAND器件使用复杂的I/O口来串行地存取数据，各个产品或厂商的方法可能各不相同。8个引脚用来传送控制、地址和数据信息。NAND读和写操作采用512字节的块，这一点有点像硬盘管理此类操作，很自然地，基于NAND的存储器就可以取代硬盘或其他块设备。

三、NAND flash和NOR flash的容量和成本

NAND flash的单元尺寸几乎是NOR器件的一半，由于生产过程更为简单，NAND结构可以在给定的模具尺寸内提供更高的容量，也就相应地降低了价格。

NOR flash占据了容量为1～16MB闪存市场的大部分，而NAND flash只是用在8～128MB的产品当中，这也说明NOR主要应用在代码存储介质中，NAND适合于数据存储，NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC存储卡市场上所占份额最大。

四、NAND flash和NOR flash的可靠性和耐用性

采用flahs介质时一个需要重点考虑的问题是可靠性。对于需要扩展MTBF的系统来说，Flash是非常合适的存储方案。可以从寿命(耐用性)、位交换和坏块处理三个方面来比较NOR和NAND的可靠性。

五、NAND flash和NOR flash的寿命(耐用性)

在NAND闪存中每个块的最大擦写次数是一百万次，而NOR的擦写次数是十万次。NAND存储器除了具有10比1的块擦除周期优势，典型的NAND块尺寸要比NOR器件小8倍，每个NAND存储器块在给定的时间内的删除次数要少一些。

六、位交换

所有flash器件都受位交换现象的困扰。在某些情况下(很少见，NAND发生的次数要比NOR多)，一个比特位会发生反转或被报告反转了。一位的变化可能不很明显，但是如果发生在一个关键文件上，这个小小的故障可能导致系统停机。如果只是报告有问题，多读几次就可能解决了。当然，如果这个位真的改变了，就必须采用错误探测/错误更正(EDC/ECC)算法。位反转的问题更多见于NAND闪存，NAND的供应商建议使用NAND闪存的时候，同时使用

七、EDC/ECC算法

这个问题对于用NAND存储多媒体信息时倒不是致命的。当然，如果用本地存储设备来存储操作系统、配置文件或其他敏感信息时，必须使用EDC/ECC系统以确保可靠性。

八、坏块处理

NAND器件中的坏块是随机分布的。以前也曾有过消除坏块的努力，但发现成品率太低，代价太高，根本不划算。

NAND器件需要对介质进行初始化扫描以发现坏块，并将坏块标记为不可用。在已制成的器件中，如果通过可靠的方法不能进行这项处理，将导致高故障率。

九、易于使用

可以非常直接地使用基于NOR的闪存，可以像其他存储器那样连接，并可以在上面直接运行代码。

由于需要I/O接口，NAND要复杂得多。各种NAND器件的存取方法因厂家而异。在使用NAND器件时，必须先写入驱动程序，才能继续执行其他操作。向NAND器件写入信息需要相当的技巧，因为设计师绝不能向坏块写入，这就意味着在NAND器件上自始至终都必须进行虚拟映射。

十、软件支持

当讨论软件支持的时候，应该区别基本的读/写/擦操作和高一级的用于磁盘仿真和闪存管理算法的软件，包括性能优化。

在NOR器件上运行代码不需要任何的软件支持，在NAND器件上进行同样操作时，通常需要驱动程序，也就是内存技术驱动程序(MTD)，NAND和NOR器件在进行写入和擦除操作时都需要MTD。

使用NOR器件时所需要的MTD要相对少一些，许多厂商都提供用于NOR器件的更高级软件，这其中包括M-System的TrueFFS驱动，该驱动被Wind River System、Microsoft、QNX Software System、Symbian和Intel等厂商所采用。

驱动还用于对DiskOnChip产品进行仿真和NAND闪存的管理，包括纠错、坏块处理和损耗平衡。

DDR与DDR2

DDR与DDR2区别一览表

DDR2与DDR3

特性区别：

1、逻辑Bank数量

DDR2 SDRAM中有4Bank和8Bank的设计，目的就是为了应对未来大容量芯片的需求。而DDR3很可能将从2Gb容量起步，因此起始的逻辑Bank就是8个，另外还为未来的16个逻辑Bank做好了准备。

2、封装(Packages)

由于DDR3新增了一些功能，在引脚方面会有所增加，8bit芯片采用78球FBGA封装，16bit芯片采用96球FBGA封装，而DDR2则有60/68/84球FBGA封装三种规格。并且DDR3必须是绿色封装，不能含有任何有害物质。

3、突发长度(BL，Burst Length)

由于DDR3的预取为8bit，所以突发传输周期(BL，Burst Length)也固定为8，而对于DDR2和早期的DDR架构的系统，BL=4也是常用的，DDR3为此增加了一个4-bit Burst Chop(突发突变)模式，即由一个BL=4的读取操作加上一个BL=4的写入操作来合成一个BL=8的数据突发传输，届时可通过A12地址线来控制这一突发模式。

4、寻址时序(Timing)

就像DDR2从DDR转变而来后延迟周期数增加一样，DDR3的CL周期也将比DDR2有所提高。DDR2的CL范围一般在2至5之间，而DDR3则在5至11之间，且附加延迟(AL)的设计也有所变化。DDR2时AL的范围是0至4，而DDR3时AL有三种选项，分别是0、CL-1和CL-2。另外，DDR3还新增加了一个时序参数——写入延迟(CWD)，这一参数将根据具体的工作频率而定。

DDR3与DDR4

主要区别：

1、外观改变

DDR4内存条外观变化明显，金手指变成弯曲状，这意味着，DDR4内存不再兼容DDR3，老平台电脑无法升级DDR4内存，除非将CPU和主板都更换为新平台。

2、DDR4内存频率与带宽提升明显

频率方面，DDR3内存起始频率为800，最高频率达到了2133。DDR4内存起始频率就达到了2133，量产产品最高频率达到了3000，从内存频率来看，DDR4相比DDR3提升很大。

带宽方面，DDR4内存的每个针脚都可以提供2Gbps(256MB/S)的带宽，DDR4-3200那就是51.2GB/s，比之DDR3-1866高出了超过70%。

综合来看，DDR4内存性能最大幅度可比DDR3提升高达70%，甚至更高。

3、DDR4内存容量提升明显，可达128GB

上一代DDR3内存，最大单挑容量为64GB，实际能买到的基本是16GB/32GB，而新一代DDR4内存，单条容量最大可以达到128GB，媲美SSD了。

4、DDR4功耗明显降低，电压达到1.2V、甚至更低。上一代DDR3内存，采用1.5V标准电压，而DDR4内存则降低为1.2V，甚至可以做到更低，功耗下降了，更省电，并且可以减少内存的发热。

简单总结：DRAM、FLASH和DDR等都是目前主流的存储器，在服务器三大件中占了重要的占比。在酷热炎暑，客户数据中心的冷却电力成本更是达到了年度高峰，如果您的数据中已经全部FLASH化，冷却电力成本会大幅度下降。非洲估计也很热吧。

文章及配图来源：ittbank

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