文︱郭紫文

图︱网络

 

近日,美光发布了全新3D NAND闪存芯片,堆叠层数高达232层,计划2022年底投入量产。而今年年初,有消息称三星将于2022年底或2023年上半年推出200层以上NAND闪存,并于2023年上半年开始量产。这意味着,若量产按计划进行,美光将赶超三星,成为首个具备200层以上NAND 闪存量产经验的企业。

 

自1987年以来,NAND闪存经历了从二维平面向三维结构的演进,堆叠层数逐渐取代工艺制程成为闪存技术最直观的评判标准。2013年8月,三星推出了全球首款3D NAND闪存,堆叠层数仅为24层,却突破了平面技术的瓶颈,同时也将3D NAND闪存从技术概念推向了商业市场。

 

随着大数据、云计算等新兴技术的蓬勃发展,下游市场对NAND闪存芯片容量、性能和功耗的要求日趋提升,持续拉动3D NAND闪存技术的升级和迭代。从技术演进的角度来看,3D NAND闪存技术正以惊人的速度发展。仅用了9年时间,其堆叠层数便从最初24层增长至232层。随着3D NAND闪存层数厮杀迈入200层,预计NAND闪存头部厂商将会进一步加速技术开发升级,扩大市场布局。

 

3D NAND闪存技术路线

 

长期以来,NAND闪存市场呈现寡头竞争局面。自2002年以来,三星已连续20年位居全球市场首位。据TrendForce数据显示,2021年第四季度,三星市占率高达33.1%。在NAND闪存技术赛道,三星一直都是领跑者。自2013年第一代V-NAND闪存问世以来,三星3D NAND闪存技术已经将堆叠层数提升至128层。

 

进入128层,三星的技术演进速度逐渐放缓,甚至被SK海力士和美光赶超。早前,三星原计划于2021年底量产176层NAND闪存,但考虑到市场情况,量产计划推迟到2022年第一季度。同样176层NAND闪存,美光则抢先一步实现了量产出货。美光于2020年底宣布176层NAND 闪存量产计划,并于2022年初实现了全球首款176层QLC NAND固态硬盘批量出货。

 

美光NAND技术路线(图源:美光)

 

如今,美光再次宣布232层NAND 闪存量产计划,不仅在堆叠层数高于三星224层,在量产时间计划上也早于三星。面对竞争对手的紧追不舍,预计三星将面临更大的压力,也将进一步加快200层以上NAND 闪存量产步伐,以夺回技术领先优势。

 

在技术演进速度方面,美光与SK海力士相对入局较晚,但技术升级速度却更胜一筹。早在2019年,SK海力士便公布了其3D NAND技术发展路线图。近年来,SK海力士的闪存产品也都按照计划有序推进,已于2020年推出了176层NAND闪存。根据技术路线,SK海力士3D NAND闪存堆叠层数将于2025年达到500层,于2030年达到800层以上。路线图并未公布200层以上的NAND闪存规划,但随着美光与三星杀入200层,预计SK海力士也将加快步伐,追赶市场趋势。

 

在公开路线图中,西部数据与铠侠建立了合作关系,计划将于今年开始量产第6代BiCS,在TLC和QLC配置中堆叠层数可达162层。该公司还声称通过使用新材料缩小存储单元尺寸,从而实现了与市场竞争者176层NAND闪存相比更小的芯片尺寸。此外,西部数据还计划将于2024年推出超过200层的BiCS+内存,并积极寻求提高密度和容量的新技术,以期未来十年内构建500层以上NAND闪存。

 

在国内市场,长江存储虽然入局较晚,但也在3D NAND闪存技术方面取得了长足进展。2017年,长江存储推出了中国首款3D NAND闪存;2019年,该公司又推出了自主创新的Xtacking 1.0架构,并成功实现了64层 TCL 3D NAND闪存量产。长江存储于2020年成功研发128层3D NAND闪存,目前基于该技术的固态硬盘已经投入市场。

 

下半年市场景气度将回归

 

纵观当前NAND闪存市场,由于智能手机、个人电脑等消费电子产品需求疲软,从而导致市场萎靡不振。在TrendForce集邦咨询等多家机构的预测中,今年NAND闪存采购动能将进一步收敛,并进入跌价周期。然而,反复侵袭的疫情、原材料污染等黑天鹅事件叠加之下,NAND闪存市场充满了不确定性,三星、SK海力士等厂商均传出提价讯号。

 

2021-2027存储市场(图源:Yole)

 

从NAND市场整体趋势来看,NAND闪存市场景气度将于下半年逐步回归正常,并推升NAND市场持续反弹。据Yole数据显示,2021年NAND闪存市场规模达670亿美元,并将于2022年以24%的速度增长至830亿美元。长期来看,预计到2027年,NAND闪存市场将达到960亿美元,年复合增长率约为6%。