存储器价格持续上涨的问题比许多人想像的更复杂 ...


根据市场分析师表示,动态随机存取存储器(DRAM)和 NAND 的价格正居高不下,而且预计还会更进一步攀升。许多人认为目前的存储器市场情况只是暂时的供需不均衡。或者,他们预期当 3D NAND 快闪存储器(flash)的制造趋于成熟后,就能解决目前的市场情况。然而,以 DRAM 的市况而言,没人能知道 DRAM 供应何时会改善。


从需求面来观察,虽然一些细分市场正在成长,但并未出现杀手级的应用或是特别繁荣的细分市场。因此,问题应该就出在供应面。


据美光(Micron)表示,2017 年 DRAM 供给位元预计成长 15-20%,可说是近 20 年来最低的位元成长率(bit growth)。较低的位元成长率,主要源于 DRAM 微缩限制。市场上有好一段时间都没有任何有关 DRAM 微缩的消息了。当供给位元成长低于 45%时,这就是一个卖方的市场了。因此,DRAM 的寡头垄断、低位元成长率,以及制造扩张迟缓,导致长期的供应吃紧。最终,可能只是 DRAM 的价格持续增加,而供应面却不会有任何改善。

 


NAND 市场竞争激烈。基于 3D NAND 将大幅提高生产力的市场预期,所有的 NAND 厂商都投入了数十亿美元于 3D NAND 制造。因此,供应过剩预计将持续一段时间。然而,这种期待只是一种假象。3D NAND 的制造比先前所想像的要困难得多。目前,几家 NAND 供应商都得使劲地推出 3D NAND。


许多分析师预计,大约在 2018 年底,当 64 层和 96 层 3D NAND 快闪存储器的制造趋于成熟时,市场供应吃紧的情况将会缓解。因此,明年将会有足够的 NAND 供应吗?如图所示,平面 NAND 的横向微缩(即摩尔定律)以 2 的 N 次幂方式呈指数级增加位元单元。相对地,3D NAND 的单元层数(即垂直微缩)则线性增加位元单元。目前,根据摩尔定律,平面 NAND 符合位元单元的指数级需求成长。然而,平面 NAND 面对微缩限制,3D NAND 仅以线性位元成长率,将难以达到市场的需求。

 


64 层 3D NAND 最终将达到与平面 NAND 平价。对于双倍和四倍的存储器容量,3D NAND 应该分别有 128 层和 256 层。考虑到长期累积的产量损失、制造困难和低晶圆产出效率,超过 64 层的存储器容量扩展对于 3D NAND 来说是一大挑战。如果 3D NAND 在第 1 层达到与平面 NAND 平价,那么垂直扩展记体容量就会更容易多了。


如同所讨论的,存储器价格较高不再只是因为供需失衡。从现在开始,我们很难看到存储器价格降下来,因为存储器价格如此之高,主要源于存储器元件的微缩限制。很讽刺地,存储器供应商却以这种存储器微缩的限制来赚大钱。从 2017 年上半年的前五大半导体供应商排名来看,其中有三家就是存储器供应商。例如,海力士(SK Hynix)和 Micro 极其仰赖于 DRAM,因为这两家公司的营收分别有 75%和 65%都来自 DRAM 市场。

 

 


目前,买家掌控了存储器价格,并将存储器产品视为商品。如今正是存储器供应商的黄金时代,高昂的存储器价格将成为买家的负担。没错,由于存储器微缩的限制,存储器将成为卖方市场。我们如何找到可解决高存储器价格的解决方案呢?在 2016 和 2017 年,如 ITRS 和 IRDS 等技术开发蓝图强烈建议为连续的电晶体微缩采用全包覆式(GAA)电晶体与单片 3D (M3D) IC,从而降低制造成本。因此,客户应该主动寻求利用‘GAA + M3D’的超低成本存储器元件。否则,客户将会为存储器元件付出更多的费用,而如此高的存储器价格也将会为大部份电子装置和系统带来问题。

 

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