NAND市场,激战打响

?随着人工智能(AI)相关半导体对高带宽存储(HBM)需求的推动,NAND闪存市场也感受到了这一趋势的影响。 目前,NAND闪存市场的竞争正在加剧,存储巨头三星和SK海力士正加紧努力,以提升NAND产品的性能和容量

图片

?随着人工智能(AI)相关半导体对高带宽存储(HBM)需求的推动,NAND闪存市场也感受到了这一趋势的影响。

目前,NAND闪存市场的竞争正在加剧,存储巨头三星和SK海力士正加紧努力,以提升NAND产品的性能和容量。

01

两大巨头轮番出手

三星投产第九代V-NAND闪存

今年4月,三星宣布其第九代V-NAND 1Tb TLC产品开始量产,这将有助于巩固其在NAND闪存市场的卓越地位。

那么V-NAND闪存是什么呢?

众所周知,平面NAND闪存不仅有SLC、MLC和TLC类型之分,而且为进一步提高容量、降低成本,NAND的制程工艺不断进步。虽然更先进的制程工艺带来了更大的容量,但容量提升、成本降低的同时可靠性及性能都在下降。比如:制程工艺不断革新的同时,NAND cell单元之间的干扰现象越来越严重。

三星的V-NAND便不再追求缩小cell单元,而是通过3D堆叠技术封装更多cell单元,实现增加容量的目的。

2013年,三星发布全球首款V-NAND闪存并量产,标志着3D NAND闪存从技术概念向商业市场的转变。而如今,这一技术已经迭代到第九代。

与第八代V-NAND相比,第九代V-NAND的单位面积存储密度提高了约50%,这得益于行业内最小的单元尺寸和最薄的模具层。为了提升产品质量和可靠性,三星采用了新的创新技术,诸如避免单元干扰和延长单元寿命,同时取消备用通道孔则大幅减少了存储单元的平面面积。

第九代V-NAND采用了新一代Toggle 5.1闪存接口,让数据传速速度提升33%,高达3.2Gbps。新的接口可为最新的PCIe 5.0 SSD提供足够的性能带宽保障。与上一代产品相比,第九代V-NAND在低功耗设计方面也有改进,其功耗降低了10%,可使SSD变得更为节能。

目前三星已启动1Tb TLC第九代V-NAND的大规模生产,随后将于今年下半年推出QLC的型号。

SK海力士开发新一代移动端NAND闪存解决方案“ZUFS 4.0”

今年5月,SK海力士宣布,公司开发出用于端侧(On-Device)AI的移动端NAND闪存解决方案产品ZUFS(Zoned UFS)4.0’。

SK海力士表示:“ZUFS 4.0为新一代移动端NAND闪存解决方案产品,其产品实现业界最高性能并专为端侧AI手机进行优化。”

ZUFS按数据的各自特性来区分管理智能手机应用程序生成的数据。与现有UFS不分区域而混合存储的方式不同,ZUFS可以对不同用途和使用频率的数据进行分区(Zone)存储,提高手机操作系统的运行速度和存储设备的数据管理效率。

由此ZUFS将在长期使用环境下,手机应用程序的运行时间与现有UFS相比改善了约45%。而且,ZUFS在存储读写性能下降方面实现了4倍以上改善效果,从而产品的使用寿命也提升了约40%。

SK海力士给客户提供初期试用产品,而基于此产品规格与客户协作开发出符合JEDEC标准的4.0产品。公司将于今年第三季度开始ZUFS 4.0产品的量产。

其实,自NAND闪存进入3D时代以来,芯片层数一直是各大NAND闪存芯片厂商竞争的焦点,堆栈层数越来越高。在3D NAND技术的竞争中,存储厂商从最初的24层、32层发展到128层、176 层,甚至超过200层。在此背景下,各存储厂商有着不同的押注,一起看看各家的发展路线如何。

02

只是卷到200层?各家技术路线为何?

根据TomsHardware此前报道,三星正在准备发布的第9代V-NAND技术产品,达到了280层,相比第8代V-NAND技术的236层有了进一步的提高。三星的技术路线便是选择V-NAND架构。

SK海力士321层NAND计划2025年上半年开始量产

SK海力士在去年8月美国圣克拉拉举行的2023闪存峰会上,首次展示了全球首款321层NAND闪存。

SK海力士的技术路线便是选择4D堆叠。值得注意的是,SK 海力士在 2018 年研发的 96 层 NAND 闪存就超越了传统的 3D 方式,并导入了 4D 方式。

传统的 3D NAND 架构由堆叠的 NAND 阵列和外围电路组成。在大多数设计中,外围电路放置在 3D NAND 阵列旁边,这种布局占用了裸片区域,并最终限制了可用于内存本身的区域数量。SK 海力士将过去放置在存储单元旁侧的外围电路转移至存储单元下方,减少了芯片占用空间。并将其称之为4D NAND。

相比 3D 方式,4D 架构具有单元面积更小,生产效率更高的优点。

321层1Tb TLC NAND的效率比上一代238层512Gb提高了59%。这是由于数据存储的单元可以以更多的单片数量堆栈至更高,在相同芯片上实现更大存储容量,进而增加了单位晶圆上芯片的产出数量。

SK海力士相关负责人表示,“以正在量产的最高级238层NAND积累的技术经验为基础,公司正在有序进行321层NAND的研发。”值得注意的是,早在2022年,SK海力士就已成功研发238层4D NAND闪存。

作为业界首家公布300层以上NAND具体开发进展的公司,SK海力士宣布,将进一步完善321层NAND闪存,并计划于2025年上半年开始量产。

铠侠和西部数据宣布推出 218 层 3D NAND 闪存

去年3月,铠侠和西部数据宣布推出 218 层 3D NAND 闪存。该闪存利用了1Tb三层单元(TLC)和四层单元(QLC)的四个平面,通过创新的横向收缩技术,将位密度提高了50%以上。其NAND I/O接口速度超过了3.2Gb/s,比上一代产品提高了60%,再加上写入性能和读取延迟有着20%的提升幅度,将加速用户的整体性能和可用性。

产品发布时,铠侠首席技术官Masaki Momodomi表示,很高兴通过与西部数据独特的工程合作,成功地推出了具有业界最高位密度的第八代BiCS FLASH,目前已开始向部分客户提供样品,未来将用于一系列以数据为中心的应用,包括智能手机、物联网设备和数据中心

铠侠选用的是BiCS架构,这是铠侠在2007年提出的概念。此外,西数、铠侠还开发了新的CBA技术,也就是将CMOS直接键合在阵列之上,每个CMOS晶圆、单元阵列晶圆都使用最适合的技术工艺独立制造,再键合到一起,从而大大提升存储密度、I/O速度。

美光宣布232 层 QLC NAND 现已量产

今年4月,美光宣布其 232 层 QLC NAND 现已量产,并在部分 Crucial 英睿达固态硬盘(SSD)中出货。与此同时,美光 2500 NVMe SSD也已面向企业级存储客户量产,并向 PC OEM 厂商出样。

美光 232 层 QLC NAND 可为移动设备、客户端设备、边缘和数据中心存储设备带来无与伦比的性能,其主要优势包括:业界领先的存储密度,比竞争对手最新产品的存储密度提升高达28%;业界领先的 2400 MT/s1 NAND 输入/输出(I/O)速度,比上一代产品提升 50%;读取性能比上一代产品提升 24%;编程性能比上一代产品提升 31%。

03

1000层都未必是终点

增加 3D NAND 器件中的有源层数量是当今提高闪存记录密度的最佳方法,因此所有 3D NAND 制造商都努力每 1.5 到 2 年就推出新的工艺节点来实现这一目标。

虽然当下的竞争主要聚焦在200层左右,但是200层远远不是终点,近两年已经有巨头开始瞄准1000层堆叠的3D NAND。

在2023年的IEDM会议上,三星电子预测在不久的将来,堆叠字线的数量将超过1,000层,他们也正在进行技术开发,目标是实现1,000层。

三星表示3D NAND 闪存层的速度正在呈指数级增长。最初,大约需要五代才能达到 100 层。对于三星来说,第5代(V5)有92层,第6代(V6)有128层。然而,从第六代(V6)的128层开始,只过了两代就增加了100层。比如:第8代(V8)最多有236个字线层。这意味着第8代在第6代之上堆叠了 108 层。

如果按照这个速度下去,第9代(V9)将达到300层以上,第10代(V10)将达到430层,第11代(V11)将达到580层。如今,三星正在为V13一代的堆叠字线数量超过1000层作出积极努力。

此外,其他存储厂商也正在持续发力更高层数NAND Flash,美光232层之后,计划推出2YY、3XX与4XX等更高层数产品;铠侠与西数也在积极探索300层以上、400层以上与500层以上的3D NAND技术。

近日,铠侠首席技术官Hidefumi Miyajima在东京城市大学举行的第71届应用物理学会春季会议上也表示,计划到2031年开始批量生产超过1000层的3D NAND闪存芯片。

需要注意的是,1000层NAND可没有那么好做。

从理论上讲,堆叠1000层以上的NAND是可行的,但需要解决堆栈过程中的沉积和蚀刻问题。

具体来看,在2D NAND的发展进程中,光刻技术是推动其发展的关键工艺,3D NAND则完全不同,存储单元以垂直堆叠的方式实现容量的增长。

Lam Research电介质首席技术官Bart van Schravendijk表示,3D NAND堆叠到96层时,实际沉积层数已经达到了192层以上,其中,氮化硅层的均匀性将成为影响器件性能的关键参数。

除此之外,3D NAND工艺流程中最困难的部分当属高纵深比要求的蚀刻工艺。在3D NAND结构中,必须通过蚀刻工艺从器件的顶层到底层蚀刻出微小的圆形孔道,将存储单元能够垂直联通起来。

Lam Research表示,对于96层3D NAND晶圆来讲,蚀刻的纵深比高达70:1,而且每块晶圆中都要有一万亿个这样细小的孔道,这些孔道必须互相平行规整。随着堆叠层数的增加,蚀刻工艺的难度也会逐渐增大。

这也意味着倘若未来堆叠的层数超过1000层,芯片厂商或将需要面临越来越复杂、昂贵的工艺。到时候,存储产业需要找到新的解决方法不断满足人们日益增长的存储需求,当然,这也可能是一种全新的存储介质,各大原厂同样深知这一点,目前也在积极投入研发当中,例如:FeRAM,MRAM,PCM,RRAM等,然而,哪种器件能够突出重围,成为下一代非易失性存储器件,还需时间给出答案。

04

更高层数的NAND带来了什么?

NAND芯片的堆叠层数越多,其主要性能上的好处包括增加了存储密度、改善了读写速度、提升了输入输出效率、降低了功耗、缩小了物理空间占用。这一系列的优点对于小型化、高性能的移动设备和固态硬盘(SSD)等产品尤为重要。

对于NAND行业而言,NAND闪存类存储本身处在AI生态链中,任何数据如果没有SSD便无法运转起来,因此大模型兴起客观上就会引发对NAND需求。

随着堆叠层数的提高,毫无疑问将实现容量的提高以及单位成本的降低,随之SSD的价格也有所下探。

05

当下时刻,NAND闪存光景大好

自2023 年第四季度以来,存储行业环境改善明显,下游市场需求复苏,存储产品的销量也实现同比大幅增长。

根据TrendForce集邦咨询最新研究报告表明,受惠于AI服务器自二月起扩大采用Enterprise SSD影响,大容量SSD订单开始涌现,结合PC、智能手机客户因价格上涨持续提高库存储备,带动2024年第一季NAND Flash量价齐扬,营收季增28.1%,达147.1亿美元。

本季排名变动最大在于美光超越西部数据,位居第四名。主要是美光于2023年第四季价格及出货量略低于其他竞争对手,故第一季营收成长幅度以51.2%居冠,达17.2亿美元。

三星受惠于消费级买家持续提高库存水位,以及Enterprise SSD订单开始复苏,第一季营收季增28.6%,达54亿美元,稳居市场首位。第二季受惠于Enterprise SSD出货动能扩大,尽管消费级产品订单动能转趋保守,但因NAND Flash合约价持续上涨,三星第二季营收有机会再成长逾两成。

SK集团受惠于智能手机、服务器订单动能强劲,带动第一季营收季增31.9%,达32.7亿美元。由于Solidigm拥有独特的Floating Gate QLC技术,大容量Enterprise SSD订单动能续强,第二季SK集团出货位元成长幅度可望优于其他供应商,营收预估续增两成。

铠侠由于第一季产出仍受去年第四季减产策略影响,出货位元仅季增7%,但受惠于NAND Flash均价上涨,带动第一季营收季增26.3%,达18.2亿美元。第二季在供应位元逐步上升,加上提供客户更弹性的议价空间下,进一步扩大Enterprise SSD出货量,第二季营收预期将再成长约两成。

西部数据由于零售市场需求自今年二月起明显萎缩,影响出货位元表现,但同样受惠于NAND Flash合约价上涨,带动西部数据第一季营收季增2.4%,达17.1亿美元。值得注意的是,第二季受限于整体消费性市场仍未回温,加上PC及智能手机全年展望保守,故西部数据欲加速Enterprise SSD产品开发,以扩大未来成长动能。然而,企业级产品验证时程较长,对带动短期出货动能成长有限,预期西部数据第二季营收可能持平。

观察第二季趋势,PC及智能手机客户的NAND Flash库存水位已高,加上今年消费终端订单成长仍未优于预期,品牌厂买家备货转趋保守。与此同时,受惠于大容量Enterprise SSD订单翻倍,带动第二季NAND Flash产品均价续涨15%,预估第二季NAND Flash营收有机会再季增近一成。

       原文标题 : NAND市场,激战打响

(来源:维科网)
免责声明:本文内容来源于第三方或整理自互联网,本站仅提供展示,不拥有所有权,不代表本站观点立场,也不构成任何其他建议,对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容,不承担相关法律责任。如发现本站文章、图片等内容有涉及版权/违法违规或其他不适合的内容, 请及时联系我们进行处理。

相关推荐

  • AI芯片的未来,未必是GPU

    ?在人工智能计算架构的布局中,CPU与加速芯片协同工作的模式已成为一种典型的AI部署方案。CPU扮演基础算力的提供者角色,而加速芯片则负责提升计算性能,助力算法高效执行。常见的AI加速芯片按其技术路径,可划分为GPU、FPGA和ASIC三大类别

    2024-06-19
    0
  • HBM4技术竞赛,进入白热化

    ?HBM(HighBandwidth Memory,高带宽内存)是一款新型的CPU/GPU内存芯片,其实就是将很多个DDR芯片堆叠在一起后和GPU封装在一起,实现大容量,高位宽的DDR组合阵列。该

    2024-06-11
    0
  • 碳化硅的新爆发

    随着全球对于电动汽车接纳程度的逐步提升,碳化硅(SiC)在未来十年将会迎来全新的增长契机。预计将来,功率半导体的生产商与汽车行业的运作方会更踊跃地参与到这一领域的价值链建设里。 SiC作为第三代半导体以其优越的性能,在今年再次掀起风潮

    2024-06-10
    0
  • 台积电SoW技术突破,如何改变半导体产业的未来?

    ?在全球大模型火热与摩尔定律变缓的双重背景下(可以视为需求和技术曲线的超级剪刀差),台积电最近公布了其晶圆级计算(集成)技术的突破性进展和量产计划,也就是晶圆上系统(System on Wafer,SoW)

    2024-06-05
    0
  • 中国OLED制造商挑战三星显示器在可折叠显示器市场的主导地位

    中国柔性OLED显示器制造商正在迅速提高技术水平,增加出货量,对三星显示器长期占据的市场主导地位构成重大挑战。

    2024-06-04
    0
  • 2nm制程:四强争霸,谁是炮灰?

    ?距离2nm制程量产还有一年左右的时间,当下,对于台积电、三星和英特尔这三大玩家来说,都进入了试产准备期,新一轮先进制程市场争夺战一触即发。 经过多年的技术积累、发展和追赶,在工艺成熟度和良率方

    2024-06-01
    0
  • 低空经济大火,哪些芯片可以入局?

    低空经济是以各种有人驾驶和无人驾驶航空器的各类低空飞行活动为牵引,辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态。低空经济是指依托于低空空域(3000米以内空域),以各种有人驾驶和无人驾驶航空器的各类低空飞行活动为牵引,辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态

    2024-05-31
    0
  • 低空经济大火,有哪些芯片可以入局?

    低空经济是以各种有人驾驶和无人驾驶航空器的各类低空飞行活动为牵引,辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态。低空经济是指依托于低空空域(3000米以内空域),以各种有人驾驶和无人驾驶航空器的各类低空飞行活动为牵引,辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态

    2024-05-30
    0
  • 4D毫米波雷达,开始上热度了

    ?几天前,问界回应了M7高速碰撞事故。从事故中可以看到的一点是,目前影响智能驾驶辅助和AEB主动安全的有多个因素,既包括传感器的性能,也关乎背后触发主动安全机制的硬性条件。 智能驾驶一直是车企之间竞争的焦点

    2024-05-26
    0
  • 华为领衔发力,中国L3自动驾驶突破在望

    ?随着中国本土汽车制造业的崛起,辅助驾驶(ADAS)的发展正在提速。目前,汽车行业智能化进程正处于由L2级向L3过渡阶段,虽然还没有达到L3,但已经超过L2,处在L2+阶段。 4月下旬,Coun

    2024-05-25
    0