3D NAND Flash奋勇接棒服务大数据 自主控制芯片成竞争砝码|集邦科技记忆体储存事业处协理|杨文得

　　受惠智能手机、平板电脑和企业级SSD应用的强劲成长，2013年NAND Flash需求年增长率高达46%。从制程转进的步伐来看，2013年，2X纳米与1X纳米仍是NAND Flash的主流制程，不过随着NAND Flash制程微缩逐渐逼近物理极限，各企业已经开发出3D NAND Flash来突破单位面积存储容量的限制，在三星、东芝和美光等厂商的引领下，其他阵营也已加速3D NAND Flash的开发进度。“闪存市场只剩下四大阵营，以前核心武器是增大市占率、成本最低，而现在是尽快推出产品，并满足客户的要求。整体来看，是从过去的价格导向转变为现在的技术导向和产品导向，未来谁能领先快速推出可用的总体解决方案，谁就是赢家”集邦科技记忆体储存事业处协理杨文得如是说到。

集邦科技记忆体储存事业处协理杨文得

　　1X纳米逼近物理极限 3D NAND Flash接棒在即

　　存储是电子产业链中不可或缺的一环，单位面积实现更大容量，读写速度更快是企业和用户一直的需求，特别是在“云计算”、“物联网”、“大数据”等概念的轰炸之下，企业级用户对NAND Flash存储的容量和性能提出了更高要求。

　　而在消费类手持端，越来越多的软件应用和高清视频也催生了NAND Flash容量和性能的升级，这就要求NAND Flash通过工艺制程的演进来实现更佳的性能。然而，目前NAND Flash工艺制程到了1X纳米，已逼近物理极限，代表更高水准的3D工艺应运而生。

　　集邦科技记忆体储存事业处协理杨文得表示，根据半导体技术演进的规律，NAND Flash的平面微缩已经到了一个瓶颈，如果再往下走，良率和设备的资金投入都将是难点。所以，部分公司直接走向3D结构。

　　从成本和良率等多方面考量，3D工艺的到来已经迫在眉睫。形象地形容，3D结构就像是盖房子，在单个Flash平面往上盖很多层，如此，单位面积就会有更多的颗粒产出。3D制程可使得Flash在容量和成本上更出色，但相应的，企业在3D工艺上的投入也并非一般人想象。

　　杨文得赞同说：“一是庞大的资金，二是技术的突破。过去大家习惯2D平面的微缩，现在变成盖房子，需要花很多时间和金钱去营造。当下的关键是，几大厂商不仅要把这个技术做出来，还要做得便宜，良率很好，并且能快速导入市场，这是最具挑战的地方。”

　　3D工艺的资金投入是巨大的，都是以10亿美金为单位，上百亿美金的都有。记者获悉，去年整个3D产业的支出是70亿美金，今年可能会增加到90亿美金。除此之外，3D的技术门槛也很高，晶圆的叠层、电路设计和蚀刻工艺等都体现了较高的技术水准，光有资金不一定能生产出来。

　　目前，五大巨头(三星、东芝、美光、海力士和英特尔)，加上台湾闪迪，都在全面往3D方向导入，唯一的差别是，三星已经推出产品，其他家则落后一段时间。而在技术上，几家公司各有所长，差异主要体现在晶圆排列的结构上面。

　　相对于平面NAND Flash，3D NAND Flash优势到底如何?杨文得称，最大的优势在于，单位面积容量提升比较快，比如当前存储产品的主流容量是64G/bit，而3D Nand Flash以三星和东芝为例，它们的单个芯片初期存储容量是128G/bit，但很快就会跳到256G/bit。如此一来，房子就可以盖到很高，到512G、768G甚至是1TB，所以在良率正常的情况下，单位成本会变得很便宜，这是它最大的优势。另外，读写速度上面比1X纳米也有提升，而功耗却不会有太大差别。

　　3D结构需要不断堆叠层数，那么在层数上是否无止境?杨文得表示：“以三星和东芝为例，目前可叠24层，下一个阶段能跳到32层，极限层数现在还很难讲，现在各家技术都还处于刚起步阶段，如果良率能克服，会一直往上盖，至于厚度问题，会用把晶圆不断磨薄的方式来突破。”

　　三星成为引领者 SSD待良率过关抢先起用

　　目前，各大巨头在3D的进度不同，三星领先量产且进度比较清晰，但目前也仅处于给服务器厂商送样、做认证的阶段，其他厂商多处在小量试产的阶段，最快会在明年上半年进行量产。

　　集邦科技杨文得预计，2014年采用3D工艺的NAND Flash出货量会在3%左右，其中绝大部分是三星的贡献，从2015年下半年开始，其他厂商的量会逐渐加入进来，2015年3D产品可能会达到整个Flash市场20%的市占率。

　　“从应用端来看，SSD绝对会首先需要3D工艺制程，因为不管是笔记本厂商，还是平板电脑和智能手机厂商，都希望能降低存储单位面积的成本。目前手机的内存容量都不大，如16G、32G和64G，但笔记本存储的容量需求都非常大，如128G、256G等，厂商习惯把SSD跟传统的硬盘进行比较，目前SSD的价格高出传统硬盘达9倍之多，所以将3D做进SSD降低成本，是非常必要的举措。”杨文得说。

　　转进过程中最大的难点是生产良率。杨文得告诉记者，提升良率的关键是要如何把它做到固态硬盘(SSD)，或者做到eMMC、eMCP等手机内存里面去，这两个是最关键的应用，还有就是如何让它的速度更快，以及存储数据不要因为良率而流失。

　　目前联想、戴尔、华为等诸多厂商仅在高端产品使用SSD，原因就在于单位面积的成本太高，短时达到传统硬盘的价格比较难，但3D工艺能帮助SSD把跟传统硬盘的价格由9倍的差距缩小到2-3倍，所以能打动这些厂商去使用SSD。

　　“其实SSD的优势很多，不耗电、读写速度快、资料保护到位，何时3D工艺能让SSD的成本降到跟传统硬盘差不多，这些终端笔记本厂商就会去使用，可能还包括随后兴起的服务器硬盘，如阿里巴巴，华为网络设备部门等，越来越多地需要反应快速的网络运算，需要SSD让速度变得更快。”杨文得说。

　　除此，故障分析也是难解决的问题。“存储原厂会跟后端的封装测试厂商来共同解决问题，会在一开始就投入技术和设备来跟踪解决困难。”杨文得说。

　　自主控制芯片成砝码 竞争格局不会“一家独大”

　　目前，三星电子已经开始生产“V-NAND”，东芝与SanDisk已经发力“BiCS”，SK海力士与美光、英特尔阵营也明确宣告各自3D NAND Flash的蓝图将接棒16纳米。

　　集邦科技杨文得告诉记者，每种3D技术都会有各自的专利，三星快于其他厂商的原因，在于自己能够生产控制芯片。在开发NAND Flash的同时，控制芯片也同步开发，二者在时间上可保持同步，同时，由于整个进程都在同一家公司内部完成，既可缩短沟通时间，也可提升故障解决的效率。

　　据悉，以前NAND Flash的生产流程是，存储厂商将设计好的NAND Flash交给主控厂商做测试，然后再发回来，一来一往时间浪费很多。而更重要的是，这样难以客制化将Flash的效能发挥到最好。三星并不主打价格便宜，重点在技术的效率和良率，能够尽量满足腾讯、阿里巴巴这些大数据厂商的需求。

　　相比之下，东芝、海力士、闪迪则要依靠其它控制芯片厂商，比如Marvell、LSI(LSI已被新加坡的Avago并购)，台湾厂商群联、慧荣等来生产NAND Flash产品，中间的时间差会减慢产品上市的进程。

　　“这是三星策略的重点，领先其它厂商一年时间，是很大的优势。”在杨文得看来，未来闪存的竞争不只是NAND Flash的生产，更是靠控制芯片的搭配。东芝、闪迪和海力士，也意识到自主开发主控芯片，能提升成品推出的效率，所以从去年开始，也开始自主开发主控芯片。

　　对于未来的竞争态势，杨文得表示，虽然三星目前有领先优势，但在未来竞争格局方面，三星不会独大，明年其它家就会陆续量产，而且独大对业界也不会健康。巨头公司如何获取更大的市占率?他说：“其实闪存市场只剩下四大阵营，以前核心武器是增大市占率、成本最低，而现在是尽快推出产品，并满足客户的要求，整体来看，是从过去的价格导向转变为现在的技术导向和产品导向，未来谁能领先快速推出可用的总体解决方案，谁就是赢家。”

　　在产线的建设上面，杨文得称，2D跟3D还是有很大的不同，重新设一条3D产线的成本，比从2D转移到3D要划算，东芝在日本的第5号厂，以及三星在西安建的3D工厂，都是全新的产线，设备也都是全新购买。目前来看，3D良率还不成熟，而1X纳米良率相对较高，成本也较低。从制程的转换顺序来看，1X纳米过后还有一个1Y和1Z纳米，1Z到时也会跟3D平行，当3D单位成本变得更好，良率变得更高之后，才会慢慢取代1Z。

　　除了国际巨头的争相竞技，国内厂商的机会在哪里?杨文得表示，现在3D NAND Flash实力大的都是那几大原厂，国内公司(包括台湾)都是跟三星、东芝、美光购买晶圆，然后来做模组，比如大陆江波龙、佰维过去在卡片机、U盘等消费级市场做得不错，但3D更多是企业级的应用，这对它们来说会比较陌生，也比较辛苦。还有，五大厂商掌控着全球的wafer资源，在价格谈判方面，国内厂商不太会有明显的优势。

　　杨文得表示，尽管国内厂商难以在3D环节跟国际大厂同步，但NAND Flash市场的饼很大，佰维和江波龙等都是非常有弹性的公司，不一定要去争中兴、华为这样的大客户，找准利基市场机会依然很多。

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