589
2021年，全球存儲器市場先揚后抑，前三個季度內存價格一路攀升，第四季度卻轉為供過于求，價格開始下跌。2022年，隨著三大原廠對EUV的應用將進一步增加，DRAM的成本構成逐步改變，NAND閃存也將進入172層時代，存儲器的市場形態(tài)或將展現(xiàn)出一些新的特征。
長短料效應明顯，存儲器或將供過于求
2021年，在5G商用以及新冠肺炎疫情所催生“宅經濟”的影響下，市場對芯片的需求持續(xù)增長，缺芯成為制約諸多產業(yè)發(fā)展的瓶頸之一，直到年底長短料問題依然困擾著終端廠商。然而，存儲器的市場走勢卻與邏輯芯片并不一致。集邦咨詢資深研究副總經理郭祚榮介紹，今年上半年，人們大多仍維持在家上班與上課，終端企業(yè)也因強勁需求而持續(xù)拉高庫存水位，讓前三季度DRAM內存價格一路往上攀升。但第四季度需求下降，DRAM內存產業(yè)也從供不應求轉為供過于求，價格開始下跌。
NAND閃存市場存在類似情形。受益于數(shù)據中心、企業(yè)級固態(tài)硬盤市場需求的增長及智能手機廠商備貨旗艦新機的影響，第三季度NAND閃存營收再創(chuàng)新高，達到188.8億美元、季增15%。但值得注意的是，PC OEM訂單需求開始轉弱，這有可能成為NAND 閃存市場趨勢轉換的一個警訊。目前供應鏈中長短料問題依然存在，而NANDFlash產品屬于供給相對充足的產品，數(shù)月以來的累積已使庫存水位增加。因此，分析機構普遍預期未來一段時間，推動市場與價格增長的動能將會減弱。
有鑒于此，人們對2022年存儲器市場增長情況并不十分看好。集邦咨詢報告預測，2022年的DRAM供給位元增長率約18.6%，然而由于目前買方庫存水位已然偏高，加上2022年需求增長率僅17.1%，所以明年DRAM產業(yè)將由供不應求轉至供過于求。不過，DRAM的市場壟斷呈度較高，整體產值并不會大幅下跌，預估2022年的DRAM總產值將達915.4億美元，年增長幅度將上升0.3%。至于NAND閃存由于2021年增幅已高，2022年的需求增長幅度將下降，NAND有可能進入下一輪的跌價周期。
CFM閃存市場總經理邰煒也表示，在“缺芯”大背景下，終端廠商加大了囤貨力度。在今年二季度，雖然市場的供不應求態(tài)勢依舊持續(xù)，但是部分終端客戶因overbooking引發(fā)砍單。雖然服務器需求仍在，但迫切性已有所下降，PC及智能手機客戶砍單，存儲市場供需關系已經由全面供不應求轉變?yōu)榻Y構性供需失衡。
采用EUV光刻，DRAM有望突破1x nm節(jié)點
DRAM內存的制造需要用到非常精細的光刻工藝。從原理層面上看，存儲信息受到存儲電容、訪問晶體管、字線以及位線等的影響，工藝微縮是降低DRAM成本和芯片尺寸的關鍵?；乜碊RAM的發(fā)展歷程，歷經了2008年的4xnm級別（49nm～40nm）、2010 年的3xnm級別（39nm～30nm）。自2016年以來，DRAM一直處于1xnm級別（19nm～10nm）。三星、SK海力士和美光三大存儲廠商在這一階段均推出多代工藝。
根據半導體專家莫大康的介紹，隨著工藝的微縮，制造廠商不得不使用多重圖形化與光刻方案加以應對，這導致工藝步驟的增加與生產成本的上升，有效的解決方案是采用EUV光刻技術。半導體行業(yè)一直在準備以EUV光刻機實現(xiàn)10納米級規(guī)模的工藝。“使用 EUV，可以獲得更好的圖形保真。因為如果掩模層堆疊得越多，獲得的圖像就越模糊。”VLSI Research 首席執(zhí)行Dan Hutcheson亦表示。
目前，三大DRAM原廠均已先后進入EUV DRAM市場。2020年三月，三星便推出業(yè)界首款基于EUV的10納米級DDR4 DRAM 模塊；今年10月三星宣布將使用EUV的層數(shù)增加至5層，進一步減少了工藝步驟。今年7月，SK海力士采用EUV工藝量產第4代(1a級別)DDR DRAM。美光亦于日前表示在今年年底在研究設施中安裝EUV光刻設備，將把新設備應用于量產線進行實驗，然后再正式投入量產。美光在三大存儲器原廠中對采用EUV相對保守。2022年DRAM有望全面進入EUV時代。
目前DRAM芯片仍處于1x nm級別。通常19 nm～16nm節(jié)點泛指1x節(jié)點，16 nm～14 nm 為1y，14 nm～12 nm是1z nm。再往下發(fā)展，美光提出過1α與 1β節(jié)點（SK海力士稱1a和1b）。但業(yè)界都認為，DRAM 技術再往下微縮，難度非常大。EUV的全面引入或將開啟新的契機。同時，這也有望進一步降低DRAM的單位成本，對2022年以后的內存市場增添新的變數(shù)。
176層入場，3D NAND再堆“新高”
不同于DRAM至今仍糾結于2D平面的方寸之間，NAND閃存廠商已經開啟在3D堆疊領域的“爭戰(zhàn)”。2022年，176層3D NAND或將成為市場競爭的主旋律。
早在2020年11月，美光就在業(yè)界率先宣布量產176層3DNAND。SK海力士也在不到1個月后發(fā)布176層512Gb TLC NAND Flash。三星將在平澤第三工廠（P3）安裝新的3D NAND產線，提高176層3D NAND產量，屆時三星每月投片量將達4萬~5萬片。鎧俠主力工藝目前為112層，預計2022年將投產162層。
專家表示，當前各大原廠的主力工藝在96層和128層，176層的產能占比約為5%，2022年，這個比重預計將進一步提升，預計到2022年底176層NAND的產出比重將超過25%。集邦咨詢表示，由于NAND Flash堆疊層數(shù)的技術推進，未來供應商仍將持續(xù)追求推進更高層數(shù)，以降低每GB的生產成本。因此，預期該產業(yè)的資本支出仍有增長空間，供應商同時開始研發(fā)2XX層產品技術。
終端市場加速導入，DDR5可望成為主流
隨著大數(shù)據云計算以及人工智能的快速發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)據中心對于提升內存帶寬的需求十分強烈，如此才可匹配快速增長的處理器內核數(shù)量。這就使得DDR5內存的應用開始加速，有望在2022年成為市場的主流。Cadence IP集團產品營銷副總裁 Rishi Chugh表示：“DDR5 的主要優(yōu)勢在于其密度，因此特別適合企業(yè)、云和大數(shù)據應用。”
2007年DRAM產業(yè)迎來DDR3時代，2012年正式步入DDR4。JEDEC規(guī)范組織雖然在2017年即已開始制定DDR5標準，但是最終規(guī)范2020年才全部完成。不過在標準制定的同時，內存廠商也在致力于相關產品的開發(fā)。2015年時，三星電子就已經開始研究DDR4的下一代產品，并披露出部分技術細節(jié)和規(guī)劃。美光科技、SK海力士也不甘落后，紛紛加緊布局開發(fā)。2018年10月，Cadence展示了首款DDR5內存驗證模組，其中DRAM芯片來自美光科技，而接口層則采取自研，產品容量16GB，數(shù)據傳輸速率4.4Gbps。2020年，美光科技宣布開始向客戶出樣DDR5，產品基于1z納米工藝，性能相比DDR4提升了85%。
目前，DRAM廠商三星電子、SK海力士、美光科技等廠商都已提出DDR5/LP DDR5的產品規(guī)劃，并發(fā)布相應產品。在經過多年等待之后，DDR5時代的腳步終于臨近。有分析認為，2020—2021年已有部分DDR5/LPDDR5產品被推出，2022—2023年DDR5/LPDDR5有望從高端市場向中端和消費級市場拓展，屆時DDR5將超越DDR4成為市場的主流。
美光科技移動產品事業(yè)部市場副總裁ChristopherMoore指出，5G網絡的部署將大大促進LPDDR5的應用與普及。5G網絡具有高速的特點，也會要求有LPDDR5這樣更高速和性能更好的內存進行配套，提升終端設備的運行體驗。服務器和汽車對DDR5的導入也將提速。
作者丨陳炳欣
編輯丨連曉東
美編丨馬利亞
