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新一代存儲芯片競爭正酣,中國應如何做?

類別:業界要聞  出處:中國電子報、電子信息產業網  發布于:2019-11-05 09:52:44 | 668 次閱讀

  近期,美光、三星、SK海力士、英特爾等多數存儲廠商開始看好明年市場復蘇前景,紛紛加大新技術工藝的推進力度,希望在新一輪市場競爭中占據有利地位。專家指出,隨著云計算、人工智能對數據運算能力提出越來越嚴苛的要求,DRAM與NAND的存儲能力正在成為瓶頸,開發新一代存儲芯片將成為全球各大存儲廠商角力焦點。


  市場:多數存儲廠商看好明年前景


  根據集邦咨詢發布的數據,第三季度DRAM市場價格已經扭轉了原先的跌勢,轉為持平,其中8月DRAM合約價與前月持平,DDR4 8GB均價達到25.5美元。至于NAND閃存市場,上季度便已扭轉了下滑的態勢。在智能手機、筆記本電腦以及服務器等需求面皆有所復蘇的情況下,NAND閃存市場已經擺脫此前一直出現的“跌跌不休”態勢,出現轉機。多數存儲廠商均已開始看好明年市場的復蘇前景。


  在此情況下,美光、三星、SK海力士、英特爾等紛紛加大新技術工藝的推進力度,試圖通過新舊世代的產品交替克服危機,并在新一輪市場競爭中占據有利地位。


  技術升級一向是存儲芯片公司間競爭的主要策略。半導體專家莫大康指出,存儲芯片具有高度標準化的特性,且品種單一,較難實現產品的差異化。這導致各廠商需要集中在工藝技術和生產規模上比拼競爭力。因此,每當市場格局出現新舊轉換,廠商往往打出技術牌,以期通過新舊世代產品的改變,提高產品密度,降低制造成本,取得競爭優勢。


  技術:3D堆疊vs工藝微縮


  3D化是當前NAND閃存引領發展的主要趨勢,各NAND閃存大廠都在3D 堆疊上加大研發力度,盡可能提升閃存的存儲密度。三星的第一代3D V-NAND只有24層,第二代為32層,隨后是48層……目前市場上的主流3D NAND產品為64層。今年8月三星電子再次宣布實現第六代超過100層的3D NAND 閃存量產。


  美光科技也于近期宣布流片128層的3D NAND,并有望于2020年生產商用化的3D NAND。在近日召開的“Mircon Insight2019”技術大會上,美光科技執行副總裁兼首席商務官Sumit Sadana表示,128層3D NAND如果被廣泛使用,將大大降低產品每比特成本。


  SK海力士于年初宣布將投資大約1.22萬億韓元用于存儲芯片的開發和生產。SK海力士目前的主流3D NAND閃存為72層。SK海力士表示,下一代3D NAND堆疊層數將超過90層,再下一個階段為128層,到了2021年會超過140層。


  與NAND閃存不同,因為DRAM比較難堆疊芯片層數,所以制造商大多只能以減少電路間距的方式,提高性能效率。拉近電路距離的好處包含提高信號處理速度、降低工作電壓,以及增加每個硅片的DRAM產量。這也是各大制造商展開納米競爭的緣由。


  據報道,SK海力士在成功開發第二代10納米級工藝(1y nm)11個月后,近日再度取得新進展,成功開發出第三代10納米級工藝(1z nm)的16G DDR4 DRAM。SK海力士 DRAM開發與業務主管Lee Jung-hoon表示:“1z nm DDR4 DRAM提供了業界最高的密度、速度和能效,使其成為高性能、高密度DRAM客戶適應不斷變化的需求的最佳選擇!10納米級的DRAM制程分為1代(1x)、2代(1y)與3代(1z)。1z nm生產效率比前一代高出27%,SK海力士將于明年開始量產并全面交付。


  除SK海力士外,三星電子、美光也已成功實施1z工程。三星電子于3月完成1z DRAM的開發,并從9月開始量產。而且三星電子還表示將于今年年底前引入極紫外光(EUV)光刻技術。美光也在今年8月宣布開發1z工藝的16Gb DDR4。目前,美光已經開始量產1z nm的16Gb DDR4,密度更高,功耗降低了40%。


  焦點:新一代存儲芯片開始量產


  云計算與人工智能對數據的運算能力提出越來越嚴苛的要求,DRAM與NAND的存儲能力正在成為瓶頸,越來越多的新一代存儲芯片被開發出來。因此,新一代存儲芯片的布局與開發也成為各大存儲公司角力的焦點。


  “Mircon Insight2019”技術大會上,美光科技正式宣布推出了基于3D XPoint技術的超高速SSD硬盤X100。這是美光產品系列中首款面向數據中心的存儲和內存密集型應用程序的解決方案,利用新一代3D XPoint存儲技術,在內存到存儲的層次結構中引入新的層級,具有比DRAM更大的容量和更好的持久性,以及比NAND更高的耐用度和更強性能。


  美光執行副總裁兼首席商務官 Sumit Sadana 表示:“美光是全球為數不多的DRAM、NAND和 3D XPoint解決方案垂直整合提供商,該產品將繼續推動我們的產品組合向更高價值的解決方案發展,從而加速人工智能能力發展、推動更快的數據分析,并為客戶創造新的價值!


  三星則重點發展新一代存儲技術MRAM。今年年初,三星宣布量產首款可商用的eMRAM產品。三星計劃年內開始生產1G容量的eMRAM測試芯片,采用基于FD-SOI的28nm工藝。


  三星代工市場副總裁Ryan Lee表示:“在克服新材料的復雜挑戰后,我們推出了嵌入式非易失性存儲器eMRAM技術,并通過eMRAM與現有成熟的邏輯技術相結合,三星晶圓代工繼續擴大新興的非易失存儲器工藝產品組合,以滿足客戶和市場需求!


  臺積電同樣重視下一代存儲器的開發。2017年臺積電技術長孫元成首次透露,臺積電已開始研發eMRAM和eRRAM,采用22nm制程。這是臺積電應對物聯網、移動設備、高速運算電腦和智能汽車等四領域所提供效能更快速和耗電更低的新存儲器。


  臺積電共同執行長劉德音日前在接受媒體采訪時表示,臺積電不排除收購一家存儲器芯片公司,再次表達了對下一代存儲技術的興趣。


  中國:爭當與產業共進“貢獻者”


  目前,中國半導體廠商也在積極發展存儲芯片事業?紤]到國際存儲大廠仍在不斷壘高技術門檻,中國的存儲事業仍有很長一段路要走,技術與創新將是成敗的關鍵。


  對此,莫大康曾經指出,考慮到整個產業形勢,在未來相當長的一段時間內,中國存儲產業必須是一個踏踏實實的“跟隨者”與“學習者”,同樣又要爭當一個與產業共同進步的“貢獻者”。


  2018年,長江存儲在FMS(閃存技術峰會)上首次公開了自主研發的Xtacking架構,榮獲當年“Best of Show”獎項。它可在一片晶圓上獨立加工負責數據I/O及記憶單元操作的外圍電路,這樣的加工方式有利于選擇合適的先進邏輯工藝,讓NAND獲取更高的I/O接口速度及更多的操作功能。


  今年9月,長江存儲宣布量產采用Xtacking架構的64層3D NAND。長江存儲聯席首席技術官、技術研發中心高級副總裁程衛華表示:“通過將Xtacking架構引入批量生產,能夠顯著提升產品性能,縮短開發周期和生產制造周期,從而推動高速大容量存儲解決方案市場的快速發展!遍L江存儲還宣布正在開發下一代Xtacking2.0技術,Xtacking 2.0將進一步提升NAND的吞吐速率、提升系統級存儲的綜合性能、開啟定制化NAND全新商業模式等。


  今年9月,合肥長鑫在2019世界制造業大會上,宣布DRAM內存芯片投產。合肥長鑫現場展示了8Gb DDR4芯片,采用19nm(1x)工藝生產,和國際主流DRAM工藝基本保持同步。長鑫存儲董事長兼首席執行官朱一明表示,8Gb DDR4通過了多個國內外大客戶的驗證,今年年底正式交付,另有一款供移動終端使用的低功耗產品也即將投產。
  不過,中國存儲芯片產業仍然處于剛起步階段。根據集邦咨詢的評估,2020年中國存儲產量只相當于全球產能的3%。要想發展壯大,在國際市場中發揮影響力,自立自強始終是企業成敗的關鍵。

關鍵詞:存儲芯片

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