3D NAND竞争白热化 明年将供过于求？

　　厂商争相投资，3D NAND Flash前景不妙?据传三星电子平泽厂(Pyeongtaek)将提前投产，SK海力士(SK Hynix)、东芝(Toshiba)、美光(Micron)产能也将于明年下半全面开出，届时3D NAND可能会从供不应求、呈现供给过剩的状况。

　　BusinessKorea 6日报道，NAND需求爆发，据悉三星电子决定平泽厂完工时间提前三个月，改在明年三、四月开始生产第四代64层3D NAND。三星平泽厂完工，加上原本的华城(Hwaseong)厂，届时三星3D NAND产能将从当前水准提高两倍、至32万片。

　　SK海力士也准备生产3D NAND，仁川厂M14线无尘室正在装设仪器，估计第二代36层3D NAND可在今年第二季出货、第三季量产。第四季将加码投资第三代48层3D NAND，估计未来3D NAND将占SK海力士产出的一半。

　　与此同时，大陆厂商武汉新芯也打算砸下巨资打造新厂，该公司与美商Spansion共同研发3D NAND。日厂东芝则与Western Digital(西部数据)携手，准备量产3D NAND。

　　韩媒etnews 4日报道，业界消息称，NAND Flash价格一路向上，三星决定平泽厂将提前三个月投产。目前平泽厂的建筑工事进入尾声，正修筑工厂外墙，预料12月完工，紧接着要开始设备投资，购买无尘室设施和晶圆生产仪器等。

　　多名设备业人士表示，三星若想在2017年初装设备仪器，现在就得下单，据称三星不久后就会开始发出订单。外界预料，平泽厂将名为18代线，明年第二季季初或季中开始营运，负责生产第四代64层3D NAND Flash。第一阶段每月产量为4~5万片12寸晶圆，约为18代线总产量的1/4(总产量为20万片)。估计第一阶段投资金额为27.2~31.7亿美元(181.4亿~211.4亿人民币)。

　　韩国媒体朝鲜日报日文版报道，三星8月11日宣布，第4代V-NAND Flash(3D NAND)产品将在2016年Q4(10-12月)开卖，该款产品将采64层堆叠。三星指出，借由采用64层堆叠技术，每片晶圆的储存容量可较现行技术提高30%、能有效改善成本竞争力。

　　三星为全球第一家量产3D NAND的厂商，于2013年研发出堆叠24层的3D NAND之后，就逐步将技术升级至32层、48层，此次则进一步提升至64层。

　　东芝7月27日发布新闻稿宣布，已研发出堆叠64层的3D NAND制程技术，并自当日起领先全球同业开始进行样品出货，且预计将透过甫于7月完工的四日市工厂“新第2厂房”进行生产。

　　四大豪门现状

　　在主要的NAND厂商中，三星最早量产了3D NAND，其他几家公司在3D NAND闪存量产上要落后三星至少2年时间，Intel、美光去年才推出3D NAND闪存，Intel本月初才发布了首款3D NAND闪存的SSD，不过主要是面向企业级市场的。

　　这四大豪门的3D NAND闪存所用的技术不同，堆栈的层数也不一样，而Intel在常规3D NAND闪存之外还开发了新型的3D XPoint闪存，它跟目前的3D闪存有很大不同，属于杀手锏级产品，值得关注。

　　四大NAND豪门的3D NAND闪存规格及特色

　　上述3D NAND闪存中，由于厂商不一定公布很多技术细节，特别是很少提及具体的制程工艺，除了三星之外其他厂商的3D NAND闪存现在才开始推向市场，代表性产品也不足。

　　(一)三星：最早量产的V-NAND闪存

　　三星是NAND闪存市场最强大的厂商，在3D NAND闪存上也是一路领先，他们最早在2013年就开始量产3D NAND闪存了。在3D NAND路线上，三星也研究过多种方案，最终量产的是VG垂直栅极结构的V-NAND闪存，目前已经发展了三代V-NAND技术，堆栈层数从之前的24层提高到了48层，TLC类型的3D NAND核心容量可达到256Gb容量，在自家的840、850及950系列SSD上都有使用。

　　三星最早量产了3D NAND闪存

　　值得一提的是，三星在3D NAND闪存上领先不光是技术、资金的优势，他们首先选择了CTF电荷撷取闪存(charge trap flash，简称CTF)路线，相比传统的FG(Floating Gate，浮栅极)技术难度要小一些，这多少也帮助三星占了时间优势。

　　有关V-NAND闪存的详细技术介绍可以参考之前的文章：NAND新时代起点，三星V-NAND技术详解

　　(二)东芝/闪迪：独辟蹊径的BiCS技术

　　东芝是闪存技术的发明人，虽然现在的份额和产能被三星超越，不过东芝在NAND及技术领域依然非常强大，很早就投入3D NAND研发了，2007年他们独辟蹊径推出了BiCS技术的3D NAND——之前我们也提到了，2D NAND闪存简单堆栈是可以作出3D NAND闪存的，但制造工艺复杂，要求很高，而东芝的BiCS闪存是Bit Cost Scaling，强调的就是随NAND规模而降低成本，号称在所有3D NAND闪存中BiCS技术的闪存核心面积最低，也意味着成本更低。

　　东芝的BiCS技术3D NAND

　　东芝和闪迪是战略合作伙伴，双方在NAND领域是共享技术的，他们的BiCS闪存去年开始量产，目前的堆栈层数是48层，MLC类型的核心容量128Gb，TLC类型的容量可达256Gb，预计会在日本四日市的Fab 2工厂规模量产，2016年可以大量出货了。

　　(三)SK Hynix：闷声发财的3D NAND

　　在这几家NAND厂商中，SK Hynix的3D NAND最为低调，相关报道很少，以致于找不到多少SK Hynix的3D NAND闪存资料，不过从官网公布的信息来看，SK Hynix的3D NAND闪存已经发展了3代了，2014年Q4推出的第一代，2015年Q3季度推出的第二代，去年Q4推出的则是第三代3D NAND闪存，只不过前面三代产品主要面向eMCC 5.0/5.1、UFS 2.0等移动市场，今年推出的第四代3D NAND闪存则会针对UFS 2.1、SATA及PCI-E产品市场。

　　SK Hynix的3D NAND闪存堆栈层数从36层起步，不过真正量产的是48层堆栈的3D NAND闪存，MLC类型的容量128Gb，TLC类型的也可以做到256Gb容量。

　　(四)Intel/美光：容量最高的3D NAND闪存

　　这几家厂商中，Intel、美光的3D NAND闪存来的最晚，去年才算正式亮相，不过好菜不怕晚，虽然进度上落后了点，但IMFT的3D NAND有很多独特之处，首先是他们的3D NAND第一款采用FG浮栅极技术量产的，所以在成本及容量上更有优势，其MLC类型闪存核心容量就有256Gb，而TLC闪存则可以做到384Gb，是目前TLC类型3D NAND闪存中容量最大的。

　　384Gb容量还不终点，今年的ISSCC大会上美光还公布了容量高达768Gb的3D NAND闪存论文，虽然短时间可能不会量产，但已经给人带来了希望。

　　国产厂商布局

　　(一)、武汉新芯

　　1. 产能状况

　　武汉新芯为专业Foundry厂商，主要生产NOR Flash和BSI CIS等技术，12寸晶圆月产能2.2万片;2014年NOR Flash和BSI产能规划各为每月1万片和1.2万片，目前月产能配置仍维持在2.2万片，在产品上更多Low Power Logic和NAND Flash。

　　2. 人力与研发支援

　　武汉新芯在研发团队的创新力和执行力，得益于长期与中科院微电子研究所展开紧密的合作，在3D NAND项目，双方採用创新合作模式，即将双方专家在研发专案和人力资源的管理上，透过企业平台合为一体，此模式将中科院微电子所深厚的理论背景，与武汉新芯丰富的制造和研发经验有机会相结合。

　　3. 国际合作与进展

　　在2014年中，武汉新芯成功将NAND技术由55nm推向32nm(与Spansion合作)，至2014年底，武汉新芯与记忆体领域的世界级研发团队Spansion(已併入Cypress)组建联合研发团队，开始3D NAND专案的研发工作。2015年5月11日武汉新芯宣布其3D NAND项目研发取得突破性进展，第一个存储测试芯片通过记忆体功能的电学验证，虽目前并未有相关细节流出，但此合作案目标将是在2017年量产出规格为32层之堆叠4x nm的3D NAND。

　　(二)、中芯国际

　　中芯国际为全球第五大，也是中国第一大的晶圆制造厂商，主要是以逻辑IC的代工业务为主，虽在2013年退出武汉新芯的经营，但在Flash业务上仍未缺席。

　　2014年以前，中芯国际已开发出一系列从130nm到65nm特殊NOR Flash的记忆体生产平台，2014年9月10日更是宣布38nm NAND Flash记忆体工艺制程已准备就绪。

　　虽然由中芯国际公开的营收资讯中可看出38nm NAND Flash自推出至今，未在营收上崭露头角;然而中芯表示，此技术突破，说明中芯在技术多元化方面取得重要进展，也为后续开发更先进2x/1x nm和3D NAND Flash记忆体的研发和量产奠定稳固基础，虽不像武汉新芯在NAND Flash的成果和专注，但近期中国极力想突破记忆体自制缺口，此技术让中芯在未来可能进一步强化在NAND Flash记忆体的制造能力。

　　(三)、紫光集团：同方国芯定增

　　紫光集团在此规划项目上，不如武汉新芯或中芯国际有较完整的技术累积，所以主要是透过资本和供应链协同方式进行操作。

　　以中国内部和资金的角度而言，有机会取得领先(此次投入计划约在180亿美元，相对中芯国际2015年Capex约在15亿美元和2016年预计21亿美元而言，是相当庞大)，是紫光主要优势，但风险在没有技术支援下，如何让技术、量产能力能与资金同时到位，顺利转量产。

　　相对国际一线大厂Samsung(2015年Capex约在135亿美元和2016年预计115亿美元)，此2年180亿美元假话，仍落后于Samsung 2年投入，如何确保紫光相关投入能达到与一线大厂投入相同的效果，将是投资要成功的最大困难点，在无既有营运支持下，当生产能力无法顺利到位，如何有资金维繫工厂月产能12万片的营运与研发将是问题，紫光如何突破生产技术的取得和授权，将是整个投资最关键的环节。

　　(四)、外资晶圆制造企业在中国：Samsung与Intel

　　1. Samsung西安Flash工厂产能拉高至每月产出10万片

　　目前以Samsung在中国的投资最为领先，Samsung至2015年底投入西安厂的投资总金额已超过50亿美元，产能建置来到每月8万片，Samsung于西安佈建最先进的3D NAND Flash制程，预计2016年底将产能进一步拉升至每月10万片。

　　2. Intel大连厂转为3D NAND Flash厂

　　Intel则宣布投资55亿美元将原先65nm生产线的大连厂，改建为月产能3万片的3D NAND Flash厂，预计2016年先投入15亿美元，到2016第四季开始投片生产，月产能估计达1万片。

　　Samsung和Intel在中国NAND Flash的产能建置，预估至2016年第四季将达到每月11万片，约佔全球NAND Flash晶圆出货量7.6%，若将3D NAND有单片较高的bit产出纳入考虑，加上中国厂商的进展，则Made in China的NAND位元数在2017年全球佔比有机会达到10%。

　　(五)总结

　　武汉新芯在2014年与Spansion合作，成功将NAND技术推向32nm，至2015年5月武汉新芯宣布其Spansion合作的3D NAND项目研发取得突破性进展，是中国在NAND Flash产业进展最快的厂商。

　　中芯在2014年9月宣布38nm NAND Flash记忆体工艺已就绪，虽不像武汉新芯在NAND Flash的成果和专注，此技术仍为后续开发更先进的2x/1x nm和3D NAND Flash记忆体的研发和量产奠定基础。

　　紫光集团在Flash相关竞争中，资金是主要优势，但在没有既有营运的支持下，如何突破生产技术的取得和授权，会是整个投资最关键环节。

　　国际投资方面，Samsung和Intel在中国NAND Flash的产能建置，预估至2016年第四季将达每月11万片，约占全球NAND Flash晶圆出货量7.6%。

　　NAND Flash产品特性、3D NAND需求、新兴市场的成长空间，以及国际半导体大厂在中国的投资，则为中国发展NAND Flash制造产业提供切入机会。

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