NAND閃存層數(shù)廝殺邁入200層

文︱郭紫文

圖︱網(wǎng)絡(luò)

近日，美光發(fā)布了全新3D NAND閃存芯片，堆疊層數(shù)高達(dá)232層，計劃2022年底投入量產(chǎn)。而今年年初，有消息稱三星將于2022年底或2023年上半年推出200層以上NAND閃存，并于2023年上半年開始量產(chǎn)。這意味著，若量產(chǎn)按計劃進(jìn)行，美光將趕超三星，成為首個具備200層以上NAND 閃存量產(chǎn)經(jīng)驗的企業(yè)。

自1987年以來，NAND閃存經(jīng)歷了從二維平面向三維結(jié)構(gòu)的演進(jìn)，堆疊層數(shù)逐漸取代工藝制程成為閃存技術(shù)最直觀的評判標(biāo)準(zhǔn)。2013年8月，三星推出了全球首款3D NAND閃存，堆疊層數(shù)僅為24層，卻突破了平面技術(shù)的瓶頸，同時也將3D NAND閃存從技術(shù)概念推向了商業(yè)市場。

隨著大數(shù)據(jù)、云計算等新興技術(shù)的蓬勃發(fā)展，下游市場對NAND閃存芯片容量、性能和功耗的要求日趨提升，持續(xù)拉動3D NAND閃存技術(shù)的升級和迭代。從技術(shù)演進(jìn)的角度來看，3D NAND閃存技術(shù)正以驚人的速度發(fā)展。僅用了9年時間，其堆疊層數(shù)便從最初24層增長至232層。隨著3D NAND閃存層數(shù)廝殺邁入200層，預(yù)計NAND閃存頭部廠商將會進(jìn)一步加速技術(shù)開發(fā)升級，擴(kuò)大市場布局。

3D NAND閃存技術(shù)路線

長期以來，NAND閃存市場呈現(xiàn)寡頭競爭局面。自2002年以來，三星已連續(xù)20年位居全球市場首位。據(jù)TrendForce數(shù)據(jù)顯示，2021年第四季度，三星市占率高達(dá)33.1%。在NAND閃存技術(shù)賽道，三星一直都是領(lǐng)跑者。自2013年第一代V-NAND閃存問世以來，三星3D NAND閃存技術(shù)已經(jīng)將堆疊層數(shù)提升至128層。

進(jìn)入128層，三星的技術(shù)演進(jìn)速度逐漸放緩，甚至被SK海力士和美光趕超。早前，三星原計劃于2021年底量產(chǎn)176層NAND閃存，但考慮到市場情況，量產(chǎn)計劃推遲到2022年第一季度。同樣176層NAND閃存，美光則搶先一步實現(xiàn)了量產(chǎn)出貨。美光于2020年底宣布176層NAND 閃存量產(chǎn)計劃，并于2022年初實現(xiàn)了全球首款176層QLC NAND固態(tài)硬盤批量出貨。

美光NAND技術(shù)路線（圖源：美光）

如今，美光再次宣布232層NAND 閃存量產(chǎn)計劃，不僅在堆疊層數(shù)高于三星224層，在量產(chǎn)時間計劃上也早于三星。面對競爭對手的緊追不舍，預(yù)計三星將面臨更大的壓力，也將進(jìn)一步加快200層以上NAND 閃存量產(chǎn)步伐，以奪回技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢。

在技術(shù)演進(jìn)速度方面，美光與SK海力士相對入局較晚，但技術(shù)升級速度卻更勝一籌。早在2019年，SK海力士便公布了其3D NAND技術(shù)發(fā)展路線圖。近年來，SK海力士的閃存產(chǎn)品也都按照計劃有序推進(jìn)，已于2020年推出了176層NAND閃存。根據(jù)技術(shù)路線，SK海力士3D NAND閃存堆疊層數(shù)將于2025年達(dá)到500層，于2030年達(dá)到800層以上。路線圖并未公布200層以上的NAND閃存規(guī)劃，但隨著美光與三星殺入200層，預(yù)計SK海力士也將加快步伐，追趕市場趨勢。

在公開路線圖中，西部數(shù)據(jù)與鎧俠建立了合作關(guān)系，計劃將于今年開始量產(chǎn)第6代BiCS，在TLC和QLC配置中堆疊層數(shù)可達(dá)162層。該公司還聲稱通過使用新材料縮小存儲單元尺寸，從而實現(xiàn)了與市場競爭者176層NAND閃存相比更小的芯片尺寸。此外，西部數(shù)據(jù)還計劃將于2024年推出超過200層的BiCS+內(nèi)存，并積極尋求提高密度和容量的新技術(shù)，以期未來十年內(nèi)構(gòu)建500層以上NAND閃存。

在國內(nèi)市場，長江存儲雖然入局較晚，但也在3D NAND閃存技術(shù)方面取得了長足進(jìn)展。2017年，長江存儲推出了中國首款3D NAND閃存；2019年，該公司又推出了自主創(chuàng)新的Xtacking 1.0架構(gòu)，并成功實現(xiàn)了64層 TCL 3D NAND閃存量產(chǎn)。長江存儲于2020年成功研發(fā)128層3D NAND閃存，目前基于該技術(shù)的固態(tài)硬盤已經(jīng)投入市場。

下半年市場景氣度將回歸

縱觀當(dāng)前NAND閃存市場，由于智能手機(jī)、個人電腦等消費(fèi)電子產(chǎn)品需求疲軟，從而導(dǎo)致市場萎靡不振。在TrendForce集邦咨詢等多家機(jī)構(gòu)的預(yù)測中，今年NAND閃存采購動能將進(jìn)一步收斂，并進(jìn)入跌價周期。然而，反復(fù)侵襲的疫情、原材料污染等黑天鵝事件疊加之下，NAND閃存市場充滿了不確定性，三星、SK海力士等廠商均傳出提價訊號。

2021-2027存儲市場（圖源：Yole）

從NAND市場整體趨勢來看，NAND閃存市場景氣度將于下半年逐步回歸正常，并推升NAND市場持續(xù)反彈。據(jù)Yole數(shù)據(jù)顯示，2021年NAND閃存市場規(guī)模達(dá)670億美元，并將于2022年以24%的速度增長至830億美元。長期來看，預(yù)計到2027年，NAND閃存市場將達(dá)到960億美元，年復(fù)合增長率約為6%。