我们熟知的NAND闪存，还有个“双胞胎兄弟”

【IT168 评论】无论消费者还是企业机构，大多数人在谈到闪存时，首先想到的就是NAND闪存。从一定的现实意义上来讲，NAND闪存可以说已经成为固态硬盘的代名词。基于块寻址结构和高密度，使其成为磁盘的完美替代品。

　　NOR闪存是另一种与NAND不同的闪存类型，它具有不同的设计拓扑结构，某些特定的应用场景下更为适合。在比较NAND和NOR闪存在不同应用中的相对优势和适用性之前，检查其结构差异是很重要的。

　　NAND闪存产品是当今已经达到高水准的存储芯片，是当前市面上嵌入式以及独立式SSD的主要原材料。多层单元(MLC)技术和3D制造工艺的结合，将NAND存储单元垂直蚀刻到硅衬底上，使存储密度和NAND芯片容量呈几何级增长。

　　NAND与NOR电路基础

　　尽管NAND闪存是这两种非易失性内存技术中相对流行的一种，但NAND和NOR都是由同一名东芝公司的工程师在上世纪80年代中期发明的。要理解这两个种类的区别和命名，需要简要回顾一下逻辑门的基础知识。

　　NAND和NOR分别涉及到布尔逻辑函数中的逻辑“和”（and）以及“或”（or）。如下所示，NAND和NOR都生成响应两个二进制输入的输出。

响应两个二进制输入的NAND和NOR输出

　　NAND和NOR逻辑门仅仅为它们各自的功能实现了上面这个真值表。

　　NAND门在概念上是作为AND门实现的——当两个输入都是1时输出1——后面跟着一个NOT门，这是一个逻辑反转。相应的，NOR门在概念上是一个OR门——有任何一个输入是1时输出1，然后是NOT门，这是一个逻辑倒装。

　　布尔逻辑的背景对于理解NAND和NOR闪存至关重要，因为闪存单元被连接到一个行和列的数组中。在NAND闪存中，一组中的所有单元(通常是一个字节的倍数，取决于芯片的大小)共享一条位线，并以串行方式连接每个单元，每个单元连接到一个单独的字行。同一字行连接一个内存块中的多个字节，通常为4 KB到16 KB。因此，只有当所有的字线都是高或单状态时，位线才会降低或变为零状态，这实际上将内存组转换为一个多输入NAND门。

　　与此相反，NOR闪存并行组织位线的方式是，当位线和字线都处于低或零状态时，内存单元只保持高或单状态。

　　NAND单元的串联结构使得它们可以通过导电层(或掺杂层)连接在衬底上，而不需要外部接触，从而显著减少了其横截面积。

　　NAND闪存单元的串联连接意味着它们不需要单元之间通过金属层进行外部接触——而这正是NOR拓扑结构所需的。使用导电层连接硅衬底上的单元意味着NAND闪存的密度通常比NOR高两个数量级，或100倍。此外，组内单元的串联连接使它们可以垂直地堆积在3D数组中，位线类似于垂直管道。

　　相反，由于NOR闪存单元不能单独寻址，因此它们对于随机访问应用程序更快。

　　NAND与NOR产品类型

　　这两种类型的闪存具有明显的特性和性能差异，它们有各自最适合的应用程序类型。除了容量外，NAND和NOR闪存还具有不同的运行、性能和成本特性，如下图所示。

　　这两种闪存中也有几种不同的产品类型，它们在I/O接口、写入持久性、可靠性和嵌入式控制功能方面有所不同。

　　NAND闪存产品类型

　　NAND闪存以单层（SLC）、多层（MLC）、三层（TLC）或四层（QLC）的形式在每个单元（cell）中存储bit，分别为1 bit/cell、2 bit/cell、3 bit/cell、4 bit/cell。要确定哪种类型的NAND最适合于工作负载，简单来说，每个单元的位数越高，其容量就越大——当然，是以数据持久性和稳定性为代价的。

　　NAND设备只是没有任何外围电路的存储芯片，这些外围电路使NAND闪存可以在SSD、U盘或其他存储设备中使用。相比之下，托管型NAND产品嵌入了一个内存控制器来处理必要的功能，比如磨损调平、坏块管理(从使用中消除非功能性内存块)和数据冗余。

　　NOR闪存产品类型

　　串行设备通过只暴露少量(通常是1到8个)I/O信号来减少包的pin数。对于需要快速连续读取的应用程序来说，这是理想的选择。NOR闪存通常用于瘦客户机、机顶盒、打印机和驱动器控制器。

　　并行NOR产品暴露多个字节，而且通常使用内存页而不是单独的字节进行操作，更适用于启动代码和高容量应用程序，包括数码单反相机、存储卡和电话。

　　两种闪存都是不可或缺的

　　NAND是闪存的主力，广泛用于嵌入式系统和SSD等存储设备的大容量数据存储。不过，NOR 闪存在存储可执行的启动代码和需要频繁随机读取小数据集的应用程序方面起着关键作用。显然，这两种类型的闪存将继续在计算机、网络和存储系统的设计中发挥作用。

　　原文作者：Kurt Marko

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。

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