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半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)王者崛起--存儲(chǔ)芯片了解一下？

2021-11-29 11:05:38

Gartner最新報(bào)告預(yù)測，由于新冠病毒對(duì)半導(dǎo)體供需的影響，2020全年半導(dǎo)體營收較上季預(yù)估減少550億美元，至4154億美元。在此情況下，非存儲(chǔ)市場收入有望達(dá)到2906億美元，同比下降6.1％。而存儲(chǔ)市場收入將占全球半導(dǎo)體市場總量的30％，規(guī)模將達(dá)到1247億美元，增長13.9％，可見存儲(chǔ)市場逆勢增長的潛力。

Gartner分析師進(jìn)一步表明，在存儲(chǔ)器市場，NAND閃存收入預(yù)計(jì)將在2020年增長40%，價(jià)格保持穩(wěn)定。同時(shí)2020年上半年來自云服務(wù)提供商的強(qiáng)勁需求將推高服務(wù)器DRAM的價(jià)格和收入，雖然需求疲軟和智能手機(jī)市場價(jià)格下跌將完全抵消這一增長，最終導(dǎo)致DRAM市場整體收入將在2020年下降2.4%。

在2020全球遭遇黑天鵝事件之時(shí)，半導(dǎo)體存儲(chǔ)市場仍能保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)持續(xù)發(fā)展，與當(dāng)下5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計(jì)算等技術(shù)的深入，各行業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需求越來越迫切等因素不無關(guān)系，其中尤其以存儲(chǔ)芯片的重要性進(jìn)一步被拔高。

存儲(chǔ)芯片戰(zhàn)略地位的確定

早在2014年6月，國務(wù)院頒布了《國家集成電路發(fā)展推進(jìn)綱要》，提出設(shè)立國家集成電路產(chǎn)業(yè)基金（簡稱“大基金”），將半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)新技術(shù)研發(fā)提升至國家戰(zhàn)略高度。

但是縱觀整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，處在眼前的大山主要有兩座：

1）邏輯芯片領(lǐng)域，不僅是要造出更好的處理器，以英特爾、英偉達(dá)、Arm等公司為參照，需要在架構(gòu)IP、標(biāo)準(zhǔn)制定、上下游生態(tài)配合等方面有長期的經(jīng)驗(yàn)積累，短期超車十分困難；

2）制造代工領(lǐng)域，臺(tái)積電自是業(yè)界典型，但在美國阻擾下，最先進(jìn)的荷蘭ASML光刻機(jī)始終無法到貨國內(nèi)，關(guān)鍵設(shè)備的缺失給制程工藝的優(yōu)化形成阻礙。

存儲(chǔ)芯片雖然同樣面臨寡頭壟斷的局面，但其主要難點(diǎn)在于IP和制造，到競爭層面主要是更低的成本，更優(yōu)的技術(shù)，品牌化程度較弱，用戶粘性也不如其他細(xì)分領(lǐng)域。

再加上在集成電路產(chǎn)業(yè)，存儲(chǔ)芯片占了很重要的比重，更有集中發(fā)力的意義。比如2019年存儲(chǔ)芯片銷售額為1059.1 億美元，占集成電路市場份額的32.1%，達(dá)到三分之一，是集成電路的主要增長動(dòng)力。

尤其我國還是存儲(chǔ)芯片的進(jìn)口大戶，自給率很低，每年為此產(chǎn)生大量花費(fèi)。

綜合以上所有原因，大基金選擇將存儲(chǔ)芯片確立為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)主打方向之一。

包括長江存儲(chǔ)在內(nèi)，國內(nèi)發(fā)展有三大存儲(chǔ)項(xiàng)目，分別為定位發(fā)展3D NAND Flash的長江存儲(chǔ)，發(fā)展移動(dòng)式DRAM的合肥長鑫，發(fā)展利基型DRAM的福建晉華。

存儲(chǔ)芯片市場集中度極高

存儲(chǔ)器可簡單分為內(nèi)存和閃存，內(nèi)存是易失性存儲(chǔ)器，當(dāng)電源關(guān)掉，所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)就會(huì)消失；閃存是非易失性存儲(chǔ)器，就算關(guān)掉電源，所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)也不會(huì)消失。

以手機(jī)參數(shù)中所說的6G+128G為例，前面的6G數(shù)字代表內(nèi)存，用來暫時(shí)存儲(chǔ)手機(jī)系統(tǒng)、軟件運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的碎片化數(shù)據(jù)，后面的128G數(shù)字代表閃存，用來存儲(chǔ)照片、視頻、文件等內(nèi)容。就分工來說，內(nèi)存主要用來運(yùn)行程序，閃存主要用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

從組成上進(jìn)一步地說，內(nèi)存的典型芯片門類有DRAM和SRAM，閃存顆粒依據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的不同常分為NAND Flash和NOR Flash兩種。

有機(jī)構(gòu)曾整理數(shù)據(jù)，得出存儲(chǔ)芯片整個(gè)市場中DRAM產(chǎn)品占比約53%，NAND Flash產(chǎn)品占比約42%，Nor Flash占比僅為3%左右。

放眼全球，當(dāng)前存儲(chǔ)芯片主要為韓美日三國所占有。比如DRAM市場已經(jīng)形成三國鼎立局面，份額前三名分別為三星、SK海力士、美光，三者市場份額總和超過90%；再比如全球NAND Flash市場中，三星、東芝、鎧俠/西部數(shù)據(jù)、美光、SK海力士、英特爾是主要玩家，三星市場份額達(dá)到39%；Nor Flash因?yàn)槭袌鲆?guī)模遠(yuǎn)不及DRAM和NAND Flash而一度被邊緣化，但同樣呈現(xiàn)寡頭壟斷的局面，90%以上的市場份額由旺宏、華邦、美光、Cypress和兆易創(chuàng)新這五大廠商占據(jù)。

認(rèn)清國產(chǎn)存儲(chǔ)芯片入場較晚的既定事實(shí)以后，便能明白后發(fā)者想要追平的難度之大。

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平地一聲雷：

長江存儲(chǔ)真的做到了128層

前幾天，長江存儲(chǔ)在官網(wǎng)宣布其128層3D NAND閃存芯片研發(fā)成功，并已在多家控制器廠商SSD等終端存儲(chǔ)產(chǎn)品上通過驗(yàn)證。作為業(yè)內(nèi)首款128層QLC規(guī)格的3D NAND閃存，長江存儲(chǔ)X2-6070擁有業(yè)內(nèi)已知型號(hào)產(chǎn)品中最高單位面積存儲(chǔ)密度、最高I/O傳輸速度（在1.2VVccq電壓下實(shí)現(xiàn)1.6Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率）、最高單顆NAND閃存芯片容量（1.33Tb）。同時(shí)發(fā)布的還有128層512Gb TLC規(guī)格閃存芯片（X2-9060），以滿足不同應(yīng)用場景的需求。

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消息一出，眾多業(yè)內(nèi)人士評(píng)論認(rèn)為，長江存儲(chǔ)128層的公布，意味我國半導(dǎo)體在NAND這一細(xì)分領(lǐng)域再次縮小了與國際領(lǐng)先水平的差距，著實(shí)可喜可賀。包括長江存儲(chǔ)肩負(fù)國家發(fā)展責(zé)任，用3年時(shí)間實(shí)現(xiàn)從32層到64層再到128層的跨越，更加顯得意義重大。

關(guān)于128層產(chǎn)品量產(chǎn)時(shí)間，預(yù)計(jì)在2020下半年到2021上半年，目標(biāo)定在2021年單月10萬片產(chǎn)能大量上市，讓一眾網(wǎng)友為之期待，紛紛用“強(qiáng)硬”的語氣表示：

更多信息表明，長江存儲(chǔ)是于2016年7月，在武漢新芯集成電路制造有限公司的基礎(chǔ)上正式成立的，一期投資240億美元，主要股東包括中國集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金、紫光集團(tuán)、湖北政府等，主要業(yè)務(wù)為3D NAND 閃存設(shè)計(jì)制造一體化（IDM），同時(shí)提供完整的存儲(chǔ)器解決方案。

根據(jù)時(shí)間線：

2018年第三季度，長江存儲(chǔ)32層3D NAND閃存實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。據(jù)悉32層3D NAND閃存芯片是長江存儲(chǔ)耗資10億美元，1000人團(tuán)隊(duì)歷時(shí)2年研發(fā)出來的，實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)從無到有的突破，但遺憾的是，三星在2015年就完成了32層的布局，2018年底國際頭部公司已經(jīng)有了92層或96層，國內(nèi)整體進(jìn)程落后了3-4年。

2019年第三季度，長江存儲(chǔ)64層3D NAND閃存實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。雖然此時(shí)韓美日公司正在開展100層以上的研發(fā)，96層也已經(jīng)穩(wěn)定量產(chǎn)，但進(jìn)程差距已經(jīng)縮小到到2年左右，并且長江存儲(chǔ)開始有了自研的Xtacking技術(shù)，具有獨(dú)特的技術(shù)能力。

后來，長江存儲(chǔ)決定跳過96層，直接研發(fā)128層，這才有了本次的3D NAND產(chǎn)品發(fā)布，與國際水平的關(guān)系從跟跑變成了并跑。當(dāng)然這一決策并不是盲目冒進(jìn)，長江存儲(chǔ)聯(lián)席首席技術(shù)官湯強(qiáng)表示是由于公司獨(dú)特的 Xtacking 架構(gòu)，以及通用設(shè)備市場已經(jīng)相對(duì)成熟兩方面進(jìn)行支撐。

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存儲(chǔ)芯片在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用需求

逢智能手機(jī)市場需求疲軟，物聯(lián)網(wǎng)、AI帶來新的發(fā)展機(jī)遇，企業(yè)在存儲(chǔ)芯片領(lǐng)域的突圍迎來了更大的機(jī)會(huì)窗口。

通常按照不同的需求，存儲(chǔ)芯片的定位呈現(xiàn)不同，比如消費(fèi)電子類、工業(yè)級(jí)嵌入式、PC服務(wù)器類、數(shù)據(jù)中心類等等。而且不僅僅是NAND被采用，甚至NOR Flash都因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)和消費(fèi)電子的產(chǎn)品需求帶動(dòng)，呈現(xiàn)了新的發(fā)展生機(jī)。據(jù)數(shù)據(jù)披露，2019年因?yàn)門WS藍(lán)牙耳機(jī)的帶動(dòng)，第三季度NOR Flash產(chǎn)值比第二季增長了4.3%，達(dá)到5.7億美元。

哪里有數(shù)據(jù)，哪里就會(huì)有存儲(chǔ)芯片，二者之間相生相伴。尤其在以5G、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能為技術(shù)特征的當(dāng)下生產(chǎn)生活場景。

有行業(yè)知名調(diào)研機(jī)構(gòu)曾披露：“每輛自動(dòng)駕駛汽車每天約產(chǎn)生4TB數(shù)據(jù)，每個(gè)8K高清智能監(jiān)控?cái)z像頭每天約產(chǎn)生1.1TB數(shù)據(jù)，每個(gè)智能工廠每天約產(chǎn)生1TB數(shù)據(jù)，每個(gè)石油鉆井平臺(tái)的工業(yè)行為每天約產(chǎn)生10TB數(shù)據(jù)……”

生活在被數(shù)據(jù)包圍的世界，激發(fā)了產(chǎn)業(yè)界對(duì)于數(shù)據(jù)分析的需求，但前提是如何高效地對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)整理。尤其考慮到物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備自身擁有的諸多特性，比如所處位置偏遠(yuǎn)不易管理、所處環(huán)境較為嚴(yán)苛、產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)對(duì)存儲(chǔ)容量提出要求、時(shí)延較低對(duì)讀寫速度提出要求、強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)安全等，這一系列原因尤其導(dǎo)致數(shù)據(jù)存儲(chǔ)這項(xiàng)工作，在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代面臨新的挑戰(zhàn)。

單看存儲(chǔ)芯片下游的SSD存儲(chǔ)控制器市場，80%是由上游NAND Flash原廠拿走了，另外剩下的20%市場，則由一批獨(dú)立存儲(chǔ)控制器公司瓜分，包括群聯(lián)、聯(lián)蕓、慧榮、華瀾微電子、硅格、Marvell、憶芯、瀾起微電子、瑞昱、兆芯電子、江波龍、國科微等。

風(fēng)氣云涌，群雄爭霸，又有誰能準(zhǔn)確抓住物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的需求痛點(diǎn)呢？

借此機(jī)會(huì)，全球存儲(chǔ)領(lǐng)先企業(yè)——西部數(shù)據(jù)將從分析5G時(shí)代物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的趨勢變化出發(fā)，聚焦邊緣存儲(chǔ)、工業(yè)級(jí)eMMC、NAND技術(shù)演進(jìn)等熱點(diǎn)話題，為線上觀眾帶來專業(yè)的觀點(diǎn)分析與產(chǎn)品方案分享，參與者更有機(jī)會(huì)獲得由西部數(shù)據(jù)贈(zèng)送的精美價(jià)值禮品。