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江波龙:以技术手段应对闪存缺货

2016/10/17
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二维空间的摩尔定律已经难以为继,但固态硬盘(SSD)对传统机械硬盘市场的掠夺还在继续。因为闪存芯片厂商改用立体堆叠技术(3D NAND)来增加存储密度,从而继续降低单位存储容量的价格,以逼近机械硬盘成本。

明年 3D NAND 闪存将成为主流
“虽然 SSD 在笔记本市场的市占率超过了 30%,但我认为 SSD 取代传统硬盘的转折点还没到,”江波龙 SSD 产品总监钟孟辰对于固态硬盘的普及速度仍然保持谨慎,“笔记本厂商里面有一家很特殊,那就是苹果,苹果笔记本百分之百使用固态硬盘,但苹果不是模组厂商的客户,它直接到闪存厂商那里去买。扣除苹果,SSD 在笔记本市场还达不到 30%的比例。” 钟孟辰认为,只有等到闪存的存储密度进一步加大,成本进一步降低,固态硬盘才能在存储市场压倒机械硬盘。


江波龙 SSD 产品总监钟孟辰


如前所述,通过缩减工艺尺寸来提高闪存存储密度的方法已经接近极限,15(或附近)纳米这个节点将是 2D NAND 的最后一代,如今主要闪存芯片厂商都在将产能从 2D NAND 转向 3D NAND,以多层堆叠的方式来提高单颗芯片的存储容量。“今年消费型 SSD 的存储介质还是以 2D TLC(Triple Level Cell,一个存储单元有 3 位数据)为主,到明年,主流一定是3D TLC。”


据报道,三星已经量产 48 层 3D NAND 闪存,单颗容量达到 256Gb,工艺为 21 纳米(TechInsights 数据)。钟孟辰告诉与非网记者,相比 2D NAND,3D NAND 芯片容量大幅提升,但品质并没有下降。”现在闪存芯片品质最好的是 48 层 3D MLC(Multi Level Cell,一个存储单元有两位数据),其次是 2D MLC,再次是 48 层 3D TLC ,最后是 2D TLC (15 纳米或 16 纳米)。”

目前 3D 闪存工艺尺寸(21 纳米)不需要做到像 2D 这样小(15 纳米),因此品质会相对较好,从而对于主控芯片的要求也相应降低了,主控纠错的压力没有配搭 2D 闪存时那么大。


“3D NAND 的存储密度更大,单位成本更低,从而让 SSD 的普及度更高。今年笔记本占有率是 30%,明年如果 3D NAND 大量产出,那么 SSD 的市占率可能达到 40%或 50%。”


钟孟辰判断,为了取代机械硬盘,提高容量是闪存厂商优先级最高的选项,闪存厂商可能会推出 QLC(Quad Level Cell,一个存储单元有 4 位数据),或尝试更小工艺尺寸的堆叠方法,3D 闪存芯片品质会不断下降。“这将对控制器固件提出很大的挑战。”

固件能力是模组厂生存的根本

“闪存厂商是要革传统硬盘厂商命的,他们追求的数据是单位存储成本(Gb/$),闪存厂商不懈追求单位成本最小化,所以闪存的品质一定是持续下降的。”

那么消费者只能承受品质不断下降的产品吗?

“闪存颗粒品质在下降,但消费者手上拿到的产品(存储卡、固态硬盘等)品质没有下降。” 钟孟辰解释,“我们用控制器与固件去解决闪存厂商追求容量最大化所造成的问题,通过控制器和固件技术将闪存颗粒下降的品质弥补回来,这就是模组厂的价值。”

举例来说,如果控制器纠错能力达到 40 位,那么只要一次性写操作产生的错误不超过 40 位,那么这颗闪存芯片就还能使用。虽然新一代闪存产生的错误几率在增大,但提高控制器的纠错能力,就可以让闪存模组在使用寿命和可靠性上维持原来的水准。“假设新闪存会产生 120 位错误,只要主控还能纠正,那有 120 位的错也能用。介质错误率在增加,但控制器的复杂度也相应增加,模组厂商要把好纠错这一关。”


随着固态存储市场的快速发展,国内外涌现出很多从事闪存模组业务的公司。面对这种市场局面,钟孟辰并不担心,他表示很多新厂商只是依靠主控芯片厂商的完整解决方案(turn-key solution)来做产品,对主控和闪存的特性并没有吃透,所以除了拼价格和营销,没有什么其他的竞争资源。与之相反,江波龙在固件上投入了大量的人力物力,可以把主控厂的新产品第一时间推到市场上,而不需要等待主控厂提供的完整解决方案。

在深圳国际电子展上,钟孟辰指着几款产品说:“这些都是 Marvell 28 纳米的芯片,功耗非常低,各方面的性能都很好,2015 年江波龙花了近一年的时间来开发配套固件,2016 年正式量产。这款产品在市场上增长非常快,因为竞争对手的主控还主要用 55 纳米,我们这一系列产品无论是静态功耗还是动态功耗都比竞争对手低很多,动态读写的功耗只有竞争对手同类产品同样容量的一半。以 SSD 移动硬盘为例,因为手机供电电流比较小,所以很多移动硬盘都连不上手机,但我们家的就可以接在手机上使用。”

缺货是因为 2D 向 3D 产能转换比预期慢
持续地研发投入给江波龙带来的好处不仅是推出产品速度快,江波龙也具备了帮助自己的客户快速推出产品的能力。这次展会上江波龙重点推出的一体化模块产品 SDP(SATA Disk in Package)将 SSD 主控芯片、Flash 芯片在封装厂封装成一体化模块,经过开卡量产、测试后出厂。这种产品形态相当于 SSD 的半成品,客户只需要加上外壳就能成为完整的 SSD 产品。由于采用了模块化的制造方式,相对于传统的 PCBA,SDP 产品可以将 SSD 成品生产时间从以前的 15 天缩短到 1 天。产能从每天 15000 块扩大到每天 10 万块,成品的品质也更稳定。

江波龙推出的 SDP 组装

技术能力甚至可以来应对缺货问题。“闪存是真缺货,”钟孟辰回应愈演愈烈的缺货传闻,“缺货是由于闪存厂商产能从 2D 向 3D 转换速度慢于预期。” 据钟孟辰分析,业界原本预期 2D 闪存向 3D 闪存的转换在 2016 年第一或第二季度就可以展开。闪存厂商已经把部分产能转换到 3D 闪存上,但 3D 闪存的良率不高,产能铺不开,等米下锅的系统厂商只能大肆采购 2D 闪存。2D 闪存产能出现了缺口,3D 闪存产能又没有及时补上来,缺货自然难以避免。

在供应不足的情况下,闪存厂商会优先保障供应手机厂商、服务器厂商与 PC OEM 厂商,模组厂商的日子就更难过了。那么江波龙是怎么应对缺货问题的呢?

“很简单,对于 2D 闪存,模组厂能否支持不同品牌的闪存?如果都能支持,那么在市场上总能够找到货源。其次,3D 闪存是否准备好了。虽然现在是过渡时期,但你的技术准备好了没有?技术准备好就能顺利完成过渡。”

钟孟辰告诉与非网记者,江波龙的 3D 闪存模组本周小批量试产,9 月份将正式量产。

如何应对闪存价格波动
存储器芯片产能占全球半导体总产能的 40%左右,销售额也占到了 20%以上。存储器价格的总体趋势不断下降,但作为信息产业里面的核心战略物资,一旦缺货价格涨起来也会很快。

闪存的波动无疑给模组厂经营带来了很大的压力。夹在芯片厂商与终端客户之间的模组厂,在闪存价格暴涨时要能够拿到货,在价格下跌时库存必须顺利出掉以避免更大的损失,所以经营的技巧非常重要。前不久中国台湾群联电子被举报做假账,并被新竹地检署大规模搜查,或与这两年以来闪存价格大幅下跌有关。

江波龙是如何应对闪存价格波动的呢?“我们不是上市公司,没有公开财报的压力。”钟孟辰表示,非上市公司可调整空间比较大,这一个季度亏了,过半年可以赚回来。“更重要的是努力耕耘行业市场,通过技术与服务把行业客户与江波龙紧密捆绑在一起,闪存几个点的涨跌不会影响到最终产品价格。稳定的行业客户可以对冲波动的消费类市场,这样整个公司就会比较健康,而且这么多年在模组市场的历练,江波龙对于波动部分把握得也比较好。”


长江存储闪存若量产,江波龙一定支持
从闪存到 SSD 的主控芯片,主要是国外厂商在主导。在 SSD 主控芯片方面,已经有不少国内厂商开始涉足,但在钟孟辰看来,SSD 控制器市场还是美国的 Marvell 最成熟,其多年在传统硬盘的技术积累不是其他主控厂商可以比拟的。

中国台湾地区的慧荣(SMI)这两年一炮而红,SSD 控制器市场份额上升很快。慧荣的成长钟孟辰历历在目,“慧荣以前做 U 盘和存储卡,所以它对闪存的了解,超过很多其他主控厂商。”

在存储器这个兵家必争之地,无论是控制器还是闪存没有持续投入与积累,很难成功。目前中国存储器对外依存比例接近 100%,具体到 NAND 型闪存,2014 年全国进口 68 亿美元,占全球 NAND 闪存总销售额的比例约为 28%。在存储器方面,国家已经开始布局,前不久成立的长江存储汇集了紫光集团和武汉新芯的资源,投资数百亿美元要搞中国自己的闪存芯片。

“存储器每一代制程投入都是几十亿甚至上百亿美元,这不是一个模组厂可以干的事情,也不是单独一个大企业可以完成的任务,存储器一定是举国之力去干才有可能成功,”钟孟辰表示,长江存储的闪存生产出来还需要控制器与固件的配合才能应用,“它需要应用的出口,我们就是这个重要的环节。”
 

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深圳市江波龙电子股份有限公司成立于1999年,是一家聚焦NAND闪存应用和存储芯片定制、存储软件开发的中国存储企业,旗下拥有深耕行业应用的嵌入式存储品牌FORESEE和高端消费类存储品牌Lexar雷克沙。秉承DMS(Design、Module、Service)特色服务体系,江波龙电子持续为全球用户提供高质量的存储创新产品。

深圳市江波龙电子股份有限公司成立于1999年,是一家聚焦NAND闪存应用和存储芯片定制、存储软件开发的中国存储企业,旗下拥有深耕行业应用的嵌入式存储品牌FORESEE和高端消费类存储品牌Lexar雷克沙。秉承DMS(Design、Module、Service)特色服务体系,江波龙电子持续为全球用户提供高质量的存储创新产品。收起

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与非网高级行业分析师。长期跟踪行业的变化发展,时刻关注产业动态,对于电子行业上下游的产业趋势变化、技术革新发展、行业新闻八卦均有浓厚的兴趣,希望通过自己的努力把握电子市场动态,架构交流平台,为中国的电子人提供有价值的信息资源。