NAND FLASH制造技术向3D技术发展

   日期:2016-09-18     来源:华强微电子    评论:0    
核心提示:存储器是半导体三大支柱产业之一。据IC Insights数据,2015年半导体存储器市场总额达835亿美元。各类存储器中,NAND FLASH是一个亮点。其广泛应用于PC、手机、服务器等各类电子产品,2015年营收达到267亿美元,占半导体存储器市场总额的32%。

存储器是半导体三大支柱产业之一。据IC Insights数据,2015年半导体存储器市场总额达835亿美元。各类存储器中,NAND FLASH是一个亮点。其广泛应用于PC、手机、服务器等各类电子产品,2015年营收达到267亿美元,占半导体存储器市场总额的32%。

近年来,为了适应小体积、大容量等市场需求,NAND FLASH制造技术向3D技术发展。3D NAND FLASH通过增加立体硅层的办法,既提高单位面积存储密度,又改善存储单元性能。3D NAND FLASH不仅能够增加容量,也可以将成本控制在较低水平。3D NAND比20纳米级产品的容量密度高,读写速度快,耗电量节省,采用3D NAND Flash存储器的固态硬盘(SSD)其电路板面积也较小。3D技术不仅使产品性能至少提升20%,而且功耗可以降低40%以上。根据三星在SSD峰会所述,TLC V-NAND闪存相比传统的平面闪存的密度提升了1倍。

目前3D NAND的堆栈层数为32-48层,厂商们正在研发64层甚至更高层数的堆栈技术。2016年开始3D NAND FLASH将逐步对NAND FLASH进行替代。

据SEMI数据,全球晶圆厂就支出成长率来看,最大成长动力来自3DNAND(包括3DXPoint)。2014年支出为18亿美元,到2015年倍增至36亿美元,成长幅度高达101%。2016年支出将再增加50%,上扬56亿美元以上。

1 、三星领跑,差距有限,存在弯道超越机会

1.1规模量产难度大,目前仅三星能规模量产

NAND Flash领域霸主三星市占率稳定在31~35%左右,并拥有独家3DNAND Flash堆叠技术。

三星在2013年8月宣布进入3D NAND量产,2014年第1季正式于西安工厂投产。就目前3D NAND Flash原厂投产情况来看,2016年只有三星能够实现48层3DNAND规模化量产。三星3DNAND每月产能约在2万~4万片之间,约占三星总体NAND产能的9~18%。

图表1 2016Q1 主要原厂NAND FLASH 市场份额

图表2 2015年Flash原厂厂能投产情况:仅三星能够规模量产3D NAND

1.2 48层:2D技术向3D技术最佳的成本效益切换点

3D技术若采用32层堆叠NAND FlashDie容量达128Gb,与主流2D1y/1znm128Gb相比缺乏成本竞争力。随着3D技术的发展,采用48层堆叠则可将NAND FlashDie容量提升至256Gb,突破2DNAND128Gb容量,且较32层3DNAND更有成本和性能优势,这也是Flash原厂在2016年扩大48层量产或加快导入步伐的主要原因,使得2D技术向3D技术切换点恰好拥有最佳的成本效益。目前后进入3D领域的企业均积极在48层3D领域追赶三星。

东芝48层3DNAND今年才刚进入规模量产阶段,美光、海力士预计要等到2016下半年才能够投入生产。英特尔将位于大连的逻辑芯片12寸厂改造为3DNANDFlash工厂,砸55亿美元升级产能,致力发展相关技术,计划今年下半年生产3DNAND和Xpoint。国内的武汉新芯专注于NAND生产,与美企SpaNIon签订3D NAND 授权协议,目前成为240亿美元国家存储器基地投资计划的受益者,预计2017年底就能取得48层3DNAND的验证,2018年进行量产。紫光国芯2015年11月发布800亿定增公告,其中存储器芯片制造项目采用定增资金600亿(总投资932亿)。

目前3D NAND FLASH主要厂商情况及动向总结如下:

三星

三星在3DNAND技术上领先,并2015年底为3D NAND量产新建西安工厂,投资总金额已超过50亿美元,2016年将扩大48层3D NAND量产,并规划在年底实现64层3D NAND量产,预计2016年底将产能进一步拉升至每月10万片。计划将韩国华城Fab16的16nm 2D NAND改造成20nm 48层3D NAND产线,预计将在Q2改造完毕。

东芝/闪迪

东芝/闪迪的3D技术采用48层,除了改建的Fab2将在2016年投产外,还投资买地建新3D NAND工厂。在日本三重县四日市市兴建NAND Flash新工厂,最快2017年量产,目标把3D NAND Flash产能提高至现在2倍。

海力士

3D NAND已于Q2出货,下半年将积极增产,计划从当前的每月2千片增至Q4每月2万片。海力士除了新建的M14工厂计划量产3DNAND,也将投资新建工厂,预计2019年开始投入生产。IDF峰会上,海力士展示了一款采用第二代36层3D NAND的企业级SSD,抢占企业级市场商机,现已通过了客户测试认证,开始出货。

美光

新加坡合资工厂,今年第一季已经开始量产3D NAND flash,目前每月产量为3,000片,预料年内可拉升至每月4万片。美光目前已将3D NAND的样本送往客户进行测试,新建的Fab10x工厂预计将在2016下半年开始投产新一代的3D NAND。美光在台北电脑展上正式发布两款3D NAND SSD产品,Micron 1100 SATA与2100 PCIe NVMe,其中Micron 1100 SATA预计将在7月开始生产,而2100 PCIe NVMe将在今年夏季末开始生产。美光将在2016下半年推出一款消费类MX300系列SSD,采用的是美光3D TLC NAND和Marvell 88SS1074控制芯片,该系列SSD容量可望达到2TB。

Intel

和美光共同建立新加坡合资工厂,今年第一季已经开始量产3D NAND flash,目前每月产量为3,000片,预料年内可拉升至每月4万片;英特尔宣布投资55亿美元将原先逻辑芯片12寸厂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。盼量产3D NAND和Xpoint。明年东芝和英特尔的3D NAND产能可能是三星西安厂的2~3倍,将威胁三星的霸者地位。

武汉新芯

已被Cypress购并的半导体设计公司Spansion,自10年前就致力发展名为mirror-bit的3DNAND技术。武汉新芯凭借着对Spansion技术的信心,在2014年启动3DNAND计划;今年2月份,Spansion和武汉新芯(XMC)签订3DNAND授权协定。由武汉新芯出资、Spansion提供电荷储存式(Chargetrap)和浮闸(FloatingGate)的NANDIP。公司预计2017年底就能取得48层3DNAND的验证,2018年进行量产。3月28日,总投资240亿美金 (约1600亿元人民币)的“光谷”存储器基地项目在武汉市东湖高新区正式启动 。这一项目是湖北省自建国以来最大的单体投资项目,更成为国家发展集成电路产业的重大战略部署。

紫光国芯

2015年11月,拟932亿(其中定增投入600亿)新建存储类芯片工厂,工厂实施完成并完全达产后,预计可新增12万片/月的存储芯片生产产能。

中芯国际

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

1.3 各厂商与三星技术差距仅1~3年,三星霸主地位受挑战

三星3DNAND技术领先对手1~3年,各方增产之下,差距大幅缩小,明年3DNAND扩产大战将更加白热化,三星可能不会增建产线,以提高生产力为主,应对战局。

其中与三星技术差距最小的是东芝公司。据EETimes的报导,三星与东芝(Toshiba)之间尚有1年的技术差距,由于东芝3DNANDFlash目前仍处于样品水准,而三星已进入量产阶段。样品与量产之间的技术差距大约为1年。

东芝存储器事业的副社长成毛康雄表示,将冲刺NAND Flash产量,目标在2018年度将NAND Flash产量扩增至2015年度的3倍水平(以容量换算)。成毛康雄还指出,将强化3D NAND Flash的生产,目标在2017年度将3D产品占整体生产比重提高至5成,2018年度进一步提高至9成左右水平。东芝打算与Western Digital在未来三年携手,对3D NAND Flash投资1.5兆日元,相当于146亿美元。

国内的武汉新芯在中科院微电子所等合作帮助下己经做成9层3DNAND的样品,非常有信心在2018年实现48层的量产,这样与三星之间也就差距在3年左右。2015年5月,武汉新芯的3D NAND项目有了重要进展:第一片测试芯片通过存储器电学验证。此后,武汉新芯在更高叠层的产品工艺研发上取得了沟道电流大幅提升、存储单元性能和可靠性持续优化等更多突破性进步。

据OFweek报导,240亿美金(约1600亿元人民币)的“光谷”存储器基地2018年将实现3D NAND存储器的首次量产,2020年形成月产能30万片的生产规模,其中20万片3D NAND Flash和10万片DRAM,2030年预计达到每月产能100万片。

由于资金壁垒和技术壁垒较大,潜在入侵者较少。未来3D NAND FLASH竞争将集中在业内已有企业中。由于霸主三星技术领先优势不大,仅1~3年,而大部分业内企业均投入大量资金建设工厂和研发技术,因而未来三星霸主地位会受到挑战。

图表3 国际大厂2016年预计3D NAND 产能及比重

1.4 预计2017年3D NAND FLASH供给约650GB规模

基于上游Flash原厂更先进的1znm/3D NAND技术生产,中国闪存市场网预计2016年NAND Flash市场供应量将达到1200亿GB当量,较2015年成长40%,2017年将超过1600亿GB。

其中,3D NAND FLASH市场发展非常迅速。以三星西安厂为例,根据Digital Times的报导,3D需求的增加超过了预期,例如三星西安厂的3D NAND FLASH从2014年月产1~2万片,到2015年第3季已经上升到5万片的水平,伴随良率上升,目前远超过当初每月预估值6万~7万片,2016年达到每月10万片。

随着未来多家厂商逐渐量产,3D NAND FLASH将逐渐成为NAND Flash主流。市调机构IHS指出,全球NAND Flash市场上,2015年3D NAND比重约为4.5%,2016年则将快速提升到21%,到2017年则将达到40%,2018年3D NAND比重将达到50%,逐渐成为NAND Flash主流产品。根据中国闪存市场网和IHS数据,我们预计2017年3D NANDFLASH约640亿GB规模。

2 、电脑SSD 和智能移动终端驱动行业需求

3D NAND FLASH行业需求旺盛,智能手机和电脑SSD需求是最主要的两大需求,目前3D NAND FLASH在SSD市场已占据半壁江山,在智能手机市场中刚起步,未来几年市场空间广阔。同时我们预计2017年3D NAND FLASH市场不存在产能过剩问题,存储芯片厂商能稳定获利。

2.1电脑SSD和智能移动终端需求是3D NAND 占比最大的需求

NAND FLASH用途广泛,可用于SSD、SD卡、智能机、平板等。其中电脑SSD和智能移动终端需求最大,两者占产能分布的比例接近80%。3D NAND FLASH最大的需求也是智能移动终端和电脑SSD需求。

图表4 预计2016 年NAND FLASH 产能分布

2.2智能移动终端需求:苹果256GB容量率先使用3D NAND FLASH

在市场需求方面,在苹果、三星引领旗舰智能型手机向128GB大容量发展的趋势下,2016上半年Galaxy S7、华为Mate 8、小米5、vivo Xplay 5、OPPO R9 Plus等纷纷增加128GB容量选择,从而推动32GB、64GB、128GB成为中高端智能型手机标配容量,下半年苹果新iPhone将增加256GB大容量,且最低搭配容量从32GB起跳,中国闪存市场网预计新iPhone容量分配为256GB(10%)、128GB(50% )、64GB(30%)、32GB(10%),首批备货约1500万台。

基于3D NAND性能和容量优势,三星3D NAND产能将主要用于需求快速增长且利润较高的SSD,以及生产256GB大容量UFS 2.0和闪存卡产品,而且三星48层V-NAND已经通过了苹果认证,新iPhone搭载的256GB容量由三星独家供应,预计Q3开始供货。

未来随着智能机的容量逐渐提升和3D NAND FLASH的逐渐量产,3D NAND FLASH 将以其性能和容量优势获得更高的智能机移动终端的市场占有率。

中国闪存市场网预计2016年手机市场内置存储容量平均为26GB,2017年将增加至34.5GB,再加上平板、OTT盒子、电视等应用,预估2016年智能机移动终端大约消耗41%的产能,依然是NAND Flash应用最大的产品。

2.3 SSD需求:3D NAND FLASH 已拥有较高市场占有率

(1)SSD市场快速增长,3D NAND占据用户端SSD半壁江山

大数据时代,SSD需求量快速增长,3D NAND大容量和高性能特性可为SSD带来更高的性能表现。Gartner资料指出,2014年全球SSD市场规模为305亿美元,2015年328亿美元、2016年347亿美元、2017年409亿美元等,逐年增长。Forward Insights创始人兼首席分析师Gregory Wong先生表示,今年3D NAND已几乎占据用户端SSD市场半壁江山。

据市场研究公司IHS预测,到2017年,SSD将占整个计算机存储市场份额的三分之一以上,出货量几乎是2012年出货量的七倍。2012年固态硬盘出货量3100万块,仅占全球计算机存储解决方案市场份额的6%。2017年全球固态硬盘出货量将从2012年的3100万块增长到2.27亿块,在五年时间里迫使传统硬盘的市场份额从2012年的94%下降到只有64%。固态硬盘在这段时间的爆炸式增长相当于大约每年48%的增长率并且将使固态硬盘成为传统硬盘有前途的替代品。

根据TrendForce数据,SSD在2016年第一季度全球出货量达到3077.7万块,同比飚升32.7%。据韩国信息通讯技术振兴中心(IITP)统计,SSD今年出货量将成长16.9%,2020年出货量有望从2015年的1.1亿颗翻升至2.4亿颗。

(2)高容量,高性能,高可靠性:3D SSD 卓越的特性契合高性能数据存储需求

SSD需求集中在消费类和数据中心市场需求,说到底是对高性能数据存储的需求。而就数据存储而言,3D SSD优势非常明显。

以三星为例,三星电子面向OEM厂商而设计的新型SSD,包括PM1633、PM1725和PM953,均采用三星3 bit MLC V-NAND闪存芯片,具有高性能、高可靠性和高容量等特性。

(3)3D NAND 渗透进了企业SSD和消费SSD

以三星为例。三星2013年领先全球率先推出3D V-NAND后,目前仍然是唯一量产3D V-NAND业者。据IHS iSuppli统计资料,如果以数量而言,2015年企业用SSD市场中的3D V-NAND占比达10%(约124万颗),在消费者用SSD市场中,3D V-NAND占比为3%(约233万颗),比之前的2%预估值高。

IHS iSuppli估计3D V-NAND在企业用SSD中的占比,将从2015年的10%,大幅上升至2016年的40%、2017年的71%,3D V-NAND将渐渐成为SSD中的主流。在消费者用SSD的占比将从2016年的18%、2017年的36%,上升到2018年的60%,预计3D V-NAND将在3年后成为消费者用SSD中的潮流领导者。

(4)3D NAND SSD 助力SSD 渗透率逐步超越HDD

硬盘厂商西部数据、希捷发布的2016年Q1财报显示两家公司HDD硬盘出货量均锐减20%,只有4310万块和3920万块,创历史新低。除了PC市场需求衰退因素,更重要的是2016年SSD价格累积下滑20%,需求持续爆发性增长正在吞噬硬盘的市场份额。

笔记本配置SSD已从2015年15%的比例提高到了现在的25%,零售市场240GB SSD与500GB HDD已同价,用户将HDD更换成SSD数量也在大增,同时小容量64GB SSD用户正在向120GB和240GB容量升级。

值得注意的是,2016年只有三星量产3D NAND TLC SSD产品,并且不对外销售3D NAND 颗粒和Wafer晶圆,市场SSD品牌厂商只能选择2D TLC Flash和部分3D MLC生产SSD。但未来几年内,伴随着3D NAND FLASH 的量产,SSD厂商将选择更多的3D 产品,届时SSD渗透率会有较大的提高。

就目前的情况看,除三星外,美光、SK海力士等也均宣布将在2016年推出基于3DNAND的SSD,英特尔更是研发先进的3DXpoint技术,在2016年推出搭载3DXpointNAND的Optane系列SSD新品。

此外,国际控制芯片厂Marvell的88NV1120、88NV1140、88SS1074等SSD控制芯片均支持3DTLCNAND,台厂慧荣也推出了一款支持3DMLCNAND的SSD控制芯片SM2246EN,为非Flash原厂的SSD厂商提供SSD控制芯片支持,未来将有更多的3D SSD上市。

DRAMeXchange预期,随着3D NAND Flash出货比重开始攀升,SSD渗透率会有较大的提高。以笔记本电脑为例,DRAMeXchange预估2015年的笔记本电脑SSD渗透率将突破30%大关,更可望在2017年超越50%。

2.4 预计2017年需求量达到2.81亿个,产能能得到消化

今年苹果首先推出使用3D NAND FLASH的256GB手机,3D智能手机市场占比约1.2%(苹果智能机市场占比11.8%*256GB预计占比10%=1.18%)。随着人们对高容量手机的需求增长和量产后3D NAND FLASH 成本的降低,3D NAND FLASH需求将上升。根据IDC预计,2017年智能手机出货量将达16.81亿部。假设未来三年3D NAND FLASH的手机出货量占总出货量的5%,10%,20%,按每部3D闪存手机配置一个3D NAND FLASH计算,则预计2017年3D NAND FLASH 的需求量约为1.68亿个(16.81*10%=1.681)。

Forward Insights创始人兼首席分析师Gregory Wong先生表示,今年3D NAND已几乎占据用户端SSD市场半壁江山。考虑到东芝、武汉新芯等公司加入3D NAND的生产,我们预计未来三年3D SSD 的市占率分别为55%,60%,65%。IHS预测到2017年,SSD出货量预计将达到1.89亿颗。以一个SSD配置一个3D NAND FLASH计算,我们预计2017年3D NAND FLASH在SSD方面的需求量为1.13亿个(1.89*60%=1.134)。

总的来看,预计2017年3D NAND FLASH需求约为2.81亿颗(1.681+1.134=2.815),和目前略多于1.1亿颗的市场相比,需求空间广阔。

另外前文我们根据中国闪存市场网和IHS数据,预计2017年3D NAND FLASH 640亿GB规模。由于3D NAND主要用于256GB或更高容量的智能机和SSD,所以2017年3D NAND FLASH的供给大约是2.5亿颗(640÷256=2.5)。市场需求2.81亿个高于市场供给2.5亿个,因而不存在3D NAND FLASH产能过剩问题,厂商能有稳定的获利。

3 、存储芯片行业供需状况稳定,过剩概率不大

3.1 传统上存储芯片市场周期性较为明显

2015年因Flash原厂扩大1ynmTLC量产,以及受全球智能手机出货量增长放缓,平板出货下滑,PC需求持续不振等影响,中国闪存市场网数据,NANDFlash综合价格指数累积跌幅高达35%,再加上DRAM价格持续下跌,存储产业链厂商营收成长均受到了一定的冲击。

而2016年第一季度市场需求复苏迟缓,NANDFlash价格依然持续跌势,累积2个多月NANDFlash综合价格指数跌幅达3.3%。

二季度以来,随着上游Flash原厂3D技术量产不顺以及产线转换等影响,3D NAND产出相对有限,2D NAND产能供应减少。在苹果iPhone SE备货、SSD强劲的需求带动下,NAND Flash市场迎来首波涨价潮,NAND Flash综合价格指数短时间内上涨4%,打破了常规的传统淡季。

随着旺季即将到来,为了满足SSD需求的增长以及中高端手机对内嵌高容量的需求,Flash原厂对市场供应的Wafer数量减少且提高15%的价格,5月下旬市场NAND Flash价格再次上涨。其中,闪存卡价格最先拉涨,eMMC/eMCP价格也已明显止跌,市场更传出4GB-16GB eMMC、4+4/8+4/8+8 eMCP等低容量喊涨等消息,似乎预警NAND Flash市场已提前进入紧张的供应状态。

3.2 资金+技术两大壁垒

3D NAND FLASH行业两大壁垒:资金壁垒、技术壁垒。这使得业内领先企业优势明显。

3D NAND FLASH 需要投入大量资金。主要厂商建设厂房和设计生产均投入了大量资金。资金雄厚的公司才能立于有利地位。这使得资金不足的厂商进入比较困难。

表格5 部分厂商3D NAND FLASH投资金额

生产3D NAND FLASH需较高的技术。相对于2D NAND对微缩技术的要求,3D NAND的关键技术是极度复杂的刻蚀和薄膜工艺。另外,克服良率与成本也需要较好技术,如美光(Micron)与英特尔(Intel)阵营开发Cellon Peripheral Circuit技术试图解决良率与成本问题。3D NAND FLASH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 FLASH现在才开始推向市场,代表性产品也不足。

表格6 部分厂商3D NAND 芯片技术特征

三星:最早量产的V-NAND闪存

三星是NAND FLASH市场最强大的厂商,在3D NAND FLASH上也是一路领先,他们最早在2013年就开始量产3D NAND FLASH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 FLASH,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。

值得一提的是,三星在3D NAND FLASH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。

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。虽然2D NAND FLASH简单堆栈是可以作出3D NAND FLASH的,但制造工艺复杂,要求很高,而东芝的BiCS FLASH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 FLASH中BiCS技术的闪存核心面积最低,也意味着成本更低。

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 FLASH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。

SK Hynix:今年推第四的3D NAND

在这几家NAND厂商中,SK Hynix的3D NAND最为低调,不过从官网公布的信息来看,SK Hynix的3D NAND FLASH已经发展了3代,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 FLASH,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 FLASH则会针对UFS 2.1、SATA及PCI-E产品市场。

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

Intel/美光:大容量的FG浮栅极

这几家厂商中,Intel、美光的3D NAND FLASH来的最晚,去年才算正式亮相,虽然进度上落后了点,但美光的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 FLASH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 FLASH论文,虽然短时间可能不会量产,但已经给人带来了希望。

Intel:3D XPoint闪存

Intel在中国大连投资55亿升级晶圆厂,准备量产新一代3D XPoint闪存。根据Intel官方说法,3D XPoint闪存各方面都超越了目前的内存及闪存,性能是普通显存的1000倍,可靠性也是普通闪存的1000倍,容量密度是内存的10倍,而且是非易失性的,断电也不会损失数据。

由于还没有上市,而且Intel对3D XPoint闪存口风很严,目前无法确定3D XPpoint闪存背后到底是什么,不过比较靠谱的说法是基于PCM相变存储技术。相比目前的3D NAND FLASH,3D XPoint闪存有可能革掉NAND及DRAM内存的命,因为它同时具备这两方面的优势,所以除了做各种规格的SSD硬盘之外,Intel还准备推出DIMM插槽的3D XPoint硬盘,现在还不能取代DDR内存,但未来一切皆有可能。

2016年下半年除东芝就64层3D NAND FLASH展开送样出货外,三星电子,美光,SK海力士等亦将陆续量产,将促使3D NAND FLASH垂直堆叠最高层数自64层朝2017年的80层迈进。DIGITIMES研究观察,由于干蚀刻使用在64层以上更高堆叠层数的三维NAND闪存,其蚀刻速度与正确性可望优于湿蚀刻,将使三星于64层以上的3D NAND闪存转向干蚀刻发展的可能性提升。

垂直信道构造的3D NAND FLASH系指字符线与位线构造,垂直通道具备成本优势,成为厂商发展的3D NAND FLASH所采用主流构造。随着3D NAND Flash持续朝64层以上更高垂直堆栈层数迈进,制程中需贯通至底部的蚀刻厚度将较以往增加,且蚀刻精密度亦将提升。

3.3 技术变革改变行业周期属性

尽管存储芯片市场呈现周期性波动,但我们认为,随着3DNANDFLASH技术的发展,存储芯片行业的周期性将让位于成长性,在较长时间内进入相对供需稳定状态,没有产能大幅过剩的担忧,相关企业将能够保持相对稳定的盈利能力。主要原因如下:

1)供给端看:行业壁垒高,资金+技术构成了极高的壁垒。行业内企业大量减少,少数企业占据了主导地位。

其一,存储芯片行业不断出现的破产、并购使得行业产能收缩,产业集中度也进一步提高。2013年存储芯片行业前五大厂商合计市场份额约为95%,中小型厂商基本被消灭。各大厂商经历过过去因行业产能过剩而造成的巨额亏损,从而扩产更为谨慎,不像过去中小型厂商为了抢占市场份额而往往率先扩产。这样存储芯片产业就在较长一段时间内保持了较为稳定的状态。

其二,存储芯片行业扩产难度相比过去已经大大提高。DRAM目前主流的制程为20nm~30nm,NAND也进入20nm以下制程的时代,进一步缩小制程所需的研发与建厂投资大大增加,新建厂房往往需要花费数十亿美元。所以,从整体上来看,存储芯片厂商的扩产意愿和扩产能力都不强。

2)需求端看:下游应用范围大大扩展,智能移动终端和3D SSD需求旺盛。智能移动终端兴起一方面使得对存储芯片的需求大大提高,抵消了近些年来PC销量不振造成的影响,另一方面也平抑了原来因PC出货周期而导致的存储芯片需求周期。3D固态硬盘需求逐渐增大,未来将逐渐取代HDD。

 
  
  
  
  
 
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