近期，美光、三星、SK海力士、英特爾等多數(shù)存儲廠商開始看好明年市場復(fù)蘇前景，紛紛加大新技術(shù)工藝的推進(jìn)力度，希望在新一輪市場競爭中占據(jù)有利地位。專家指出，隨著云計(jì)算、人工智能對數(shù)據(jù)運(yùn)算能力提出越來越嚴(yán)苛的要求，DRAM與NAND的存儲能力正在成為瓶頸，開發(fā)新一代存儲芯片將成為全球各大存儲廠商角力焦點(diǎn)。
市場：多數(shù)存儲廠商看好明年前景
在此情況下，美光、三星、SK海力士、英特爾等紛紛加大新技術(shù)工藝的推進(jìn)力度，試圖通過新舊世代的產(chǎn)品交替克服危機(jī)，并在新一輪市場競爭中占據(jù)有利地位。
技術(shù)升級一向是存儲芯片公司間競爭的主要策略。半導(dǎo)體專家莫大康指出，存儲芯片具有高度標(biāo)準(zhǔn)化的特性，且品種單一，較難實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的差異化。這導(dǎo)致各廠商需要集中在工藝技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模上比拼競爭力。因此，每當(dāng)市場格局出現(xiàn)新舊轉(zhuǎn)換，廠商往往打出技術(shù)牌，以期通過新舊世代產(chǎn)品的改變，提高產(chǎn)品密度，降低制造成本，取得競爭優(yōu)勢。
技術(shù)：3D堆疊vs工藝微縮
3D化是當(dāng)前NAND閃存引領(lǐng)發(fā)展的主要趨勢，各NAND閃存大廠都在3D 堆疊上加大研發(fā)力度，盡可能提升閃存的存儲密度。三星的第一代3D V-NAND只有24層，第二代為32層，隨后是48層……目前市場上的主流3D NAND產(chǎn)品為64層。今年8月三星電子再次宣布實(shí)現(xiàn)第六代超過100層的3D NAND 閃存量產(chǎn)。
美光科技也于近期宣布流片128層的3D NAND，并有望于2020年生產(chǎn)商用化的3D NAND。在近日召開的“Mircon Insight2019”技術(shù)大會上，美光科技執(zhí)行副總裁兼首席商務(wù)官Sumit Sadana表示，128層3D NAND如果被廣泛使用，將大大降低產(chǎn)品每比特成本。
SK海力士于年初宣布將投資大約1.22萬億韓元用于存儲芯片的開發(fā)和生產(chǎn)。SK海力士目前的主流3D NAND閃存為72層。SK海力士表示，下一代3D NAND堆疊層數(shù)將超過90層，再下一個(gè)階段為128層，到了2021年會超過140層。
與NAND閃存不同，因?yàn)镈RAM比較難堆疊芯片層數(shù)，所以制造商大多只能以減少電路間距的方式，提高性能效率。拉近電路距離的好處包含提高信號處理速度、降低工作電壓，以及增加每個(gè)硅片的DRAM產(chǎn)量。這也是各大制造商展開納米競爭的緣由。
據(jù)報(bào)道，SK海力士在成功開發(fā)第二代10納米級工藝(1y nm)11個(gè)月后，近日再度取得新進(jìn)展，成功開發(fā)出第三代10納米級工藝(1z nm)的16G DDR4 DRAM。SK海力士 DRAM開發(fā)與業(yè)務(wù)主管Lee Jung-hoon表示：“1z nm DDR4 DRAM提供了業(yè)界最高的密度、速度和能效，使其成為高性能、高密度DRAM客戶適應(yīng)不斷變化的需求的最佳選擇?！?0納米級的DRAM制程分為1代(1x)、2代(1y)與3代(1z)。1z nm生產(chǎn)效率比前一代高出27%，SK海力士將于明年開始量產(chǎn)并全面交付。
除SK海力士外，三星電子、美光也已成功實(shí)施1z工程。三星電子于3月完成1z DRAM的開發(fā)，并從9月開始量產(chǎn)。而且三星電子還表示將于今年年底前引入極紫外光(EUV)光刻技術(shù)。美光也在今年8月宣布開發(fā)1z工藝的16Gb DDR4。目前，美光已經(jīng)開始量產(chǎn)1z nm的16Gb DDR4，密度更高，功耗降低了40%。
焦點(diǎn)：新一代存儲芯片開始量產(chǎn)
云計(jì)算與人工智能對數(shù)據(jù)的運(yùn)算能力提出越來越嚴(yán)苛的要求，DRAM與NAND的存儲能力正在成為瓶頸，越來越多的新一代存儲芯片被開發(fā)出來。因此，新一代存儲芯片的布局與開發(fā)也成為各大存儲公司角力的焦點(diǎn)。
“Mircon Insight2019”技術(shù)大會上，美光科技正式宣布推出了基于3D XPoint技術(shù)的超高速SSD硬盤X100。這是美光產(chǎn)品系列中首款面向數(shù)據(jù)中心的存儲和內(nèi)存密集型應(yīng)用程序的解決方案，利用新一代3D XPoint存儲技術(shù)，在內(nèi)存到存儲的層次結(jié)構(gòu)中引入新的層級，具有比DRAM更大的容量和更好的持久性，以及比NAND更高的耐用度和更強(qiáng)性能。
美光執(zhí)行副總裁兼首席商務(wù)官 Sumit Sadana 表示：“美光是全球?yàn)閿?shù)不多的DRAM、NAND和 3D XPoint解決方案垂直整合提供商，該產(chǎn)品將繼續(xù)推動我們的產(chǎn)品組合向更高價(jià)值的解決方案發(fā)展，從而加速人工智能能力發(fā)展、推動更快的數(shù)據(jù)分析，并為客戶創(chuàng)造新的價(jià)值?！?/p>
三星則重點(diǎn)發(fā)展新一代存儲技術(shù)MRAM。今年年初，三星宣布量產(chǎn)首款可商用的eMRAM產(chǎn)品。三星計(jì)劃年內(nèi)開始生產(chǎn)1G容量的eMRAM測試芯片，采用基于FD-SOI的28nm工藝。
三星代工市場副總裁Ryan Lee表示：“在克服新材料的復(fù)雜挑戰(zhàn)后，我們推出了嵌入式非易失性存儲器eMRAM技術(shù)，并通過eMRAM與現(xiàn)有成熟的邏輯技術(shù)相結(jié)合，三星晶圓代工繼續(xù)擴(kuò)大新興的非易失存儲器工藝產(chǎn)品組合，以滿足客戶和市場需求?！?/p>
臺積電同樣重視下一代存儲器的開發(fā)。2017年臺積電技術(shù)長孫元成首次透露，臺積電已開始研發(fā)eMRAM和eRRAM，采用22nm制程。這是臺積電應(yīng)對物聯(lián)網(wǎng)、移動設(shè)備、高速運(yùn)算電腦和智能汽車等四領(lǐng)域所提供效能更快速和耗電更低的新存儲器。
臺積電共同執(zhí)行長劉德音日前在接受媒體采訪時(shí)表示，臺積電不排除收購一家存儲器芯片公司，再次表達(dá)了對下一代存儲技術(shù)的興趣。
中國：爭當(dāng)與產(chǎn)業(yè)共進(jìn)“貢獻(xiàn)者”
目前，中國半導(dǎo)體廠商也在積極發(fā)展存儲芯片事業(yè)。考慮到國際存儲大廠仍在不斷壘高技術(shù)門檻，中國的存儲事業(yè)仍有很長一段路要走，技術(shù)與創(chuàng)新將是成敗的關(guān)鍵。
對此，莫大康曾經(jīng)指出，考慮到整個(gè)產(chǎn)業(yè)形勢，在未來相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，中國存儲產(chǎn)業(yè)必須是一個(gè)踏踏實(shí)實(shí)的“跟隨者”與“學(xué)習(xí)者”，同樣又要爭當(dāng)一個(gè)與產(chǎn)業(yè)共同進(jìn)步的“貢獻(xiàn)者”。
2018年，長江存儲在FMS(閃存技術(shù)峰會)上首次公開了自主研發(fā)的Xtacking架構(gòu)，榮獲當(dāng)年“Best of Show”獎項(xiàng)。它可在一片晶圓上獨(dú)立加工負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)I/O及記憶單元操作的外圍電路，這樣的加工方式有利于選擇合適的先進(jìn)邏輯工藝，讓NAND獲取更高的I/O接口速度及更多的操作功能。
今年9月，長江存儲宣布量產(chǎn)采用Xtacking架構(gòu)的64層3D NAND。長江存儲聯(lián)席首席技術(shù)官、技術(shù)研發(fā)中心高級副總裁程衛(wèi)華表示：“通過將Xtacking架構(gòu)引入批量生產(chǎn)，能夠顯著提升產(chǎn)品性能，縮短開發(fā)周期和生產(chǎn)制造周期，從而推動高速大容量存儲解決方案市場的快速發(fā)展?！遍L江存儲還宣布正在開發(fā)下一代Xtacking2.0技術(shù)，Xtacking 2.0將進(jìn)一步提升NAND的吞吐速率、提升系統(tǒng)級存儲的綜合性能、開啟定制化NAND全新商業(yè)模式等。
今年9月，合肥長鑫在2019世界制造業(yè)大會上，宣布DRAM內(nèi)存芯片投產(chǎn)。合肥長鑫現(xiàn)場展示了8Gb DDR4芯片，采用19nm(1x)工藝生產(chǎn)，和國際主流DRAM工藝基本保持同步。長鑫存儲董事長兼首席執(zhí)行官朱一明表示，8Gb DDR4通過了多個(gè)國內(nèi)外大客戶的驗(yàn)證，今年年底正式交付，另有一款供移動終端使用的低功耗產(chǎn)品也即將投產(chǎn)。
不過，中國存儲芯片產(chǎn)業(yè)仍然處于剛起步階段。根據(jù)集邦咨詢的評估，2020年中國存儲產(chǎn)量只相當(dāng)于全球產(chǎn)能的3%。要想發(fā)展壯大，在國際市場中發(fā)揮影響力，自立自強(qiáng)始終是企業(yè)成敗的關(guān)鍵。
