受惠于智能手机及平板电脑的需求增长,以及企业用固态硬盘(SSD)市场开始明显升温,一般预期2014年的 Flash芯片需求将延续今年态势,持续呈现成长局面。根据调研机构TrendForce预估指出,NAND Flash芯片的2014年产值将年增13%,这是连续两年达成双位数以上的成长。
此外,在2013年的台湾半导体产业论坛(SEMICON TAIWAN 2013)中,来自外资券商瑞银(UBS)的分析师Nicolas Gaudois也指出,2013年NAND Flash芯片成长44.8%、2014年则预期将成长42.8%,超乎原先内存厂商的预期。另外,值得注意的是,3D NAND Flash芯片预计将于2014年开始启动量产。
2017年市占率突破六成
就趋势来看,平板电脑和智能手机持续需求更大容量及更便宜的内容储存,促使NAND Flash芯片制造商不断改良他们的产品制造技术。过去,NAND Flash芯片制造商致力将产品微型化,现在则是利用3D技术将进展重点从微型化转移至增加密度。和传统闪存相比,3D NAND Flash芯片的性能、稳定度、耐久性都较为优良,而且可以大幅降低成本,对消费者而言是性价比极高的内存解决方案。
TrendForce则认为,3D NAND Flash芯片的产品虽然在2013年底开始有厂商陆续推出样本,但3D NAND Flash芯片在生产良率的提升与效能的改善需要较长的时间,同时在应用端与主芯片及系统整合的验证流程更是如此,因此3D NAND Flash芯片的量产时间点最快将落在2014年下半年,甚至是2015或2016年。
另根据IHS Flash Dynamics的研究,3D技术在NAND市场的占有率于2014年将跃升至5.2%,至2015年更会快速推进至占闪存出货量的30.2%。在2016年,3D NAND Flash芯片的市场占有率将扩大至49.8%,直至2017年甚至将高达65.2%。
韩国三星拔得量产头筹
在竞相投入的国际内存大厂中,三星显然已拔得头筹,在2013年八月间便公开宣布已开始量产业界第一款3D垂直NAND(V-NAND) Flash芯片。V-NAND闪存采用垂直单元结构,可以在单个芯片上实现128 Gb的容量,此垂直结构是基于3D CTF(Charge Trap Flash)技术和垂直堆栈制程技术,这些技术让3D V-NAND能够提供比现时20nm平面NAND Flash多两倍的扩展能力,得以突破目前NAND Flash闪存技术的缩放比例限制,且产品的可靠性是上一代的2至10倍,写入速度则是原来的2倍,并可扩大快闪储存容量至1TB以上。
韩国三星宣布量产3D NAND Flash芯片
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之后,三星并宣布将推出第一款采用3D V-NAND Flash芯片制成的固态硬盘V-NAND SSD,此产品的尺寸为2.5寸7mm SSD,主要针对服务器和数据中心等企业级市场应用。调研单位IHS预期V-NAND固态硬盘和传统闪存的成本将会相差很远,所以三星的首要对象为企业市场。
即将上市的V-NAND SSD分别推出960GB、480GB两款容量版本,搭配SATA 6Gbps主控制器,配合2.5寸7mm规格提供更大的设计灵活性和可扩展弹性。其中,960GB容量搭载64颗MLC 3D V-NAND Flash芯片,持续和随机写入速度提升超过20%,而且功耗也可降低超过40%。
除了韩国三星外,美光(Micron)也已宣布将于2014年第一季生产3D NAND Flash芯片,此新产品主要应用于高端电子产品。SK海力士也于2013年8月宣布了他们的3D NAND Flash芯片计划。据了解,SK海力士的首个3D产品将同样采用垂直结构,容量为128 GB,SK海力士同时也将试验16纳米工艺。另外,包括SanDisk、日本东芝(Toshiba)等内存厂商都已宣布3D NAND Flash芯片计划。
2015年开始影响Flash供需
基本上,3D NAND Flash芯片的实现架构可以分为垂直堆栈与水平堆栈两种。上述三星近期开始量产的V-NAND闪存(Vertical-NAND),便是采用垂直堆栈架构,另外,三星也有水平堆栈的VG-NAND架构。至于东芝、SK海力士、美光分别开发的P-BiCS、SMArT及DG TFT(Dual gate TFT)架构也是属于垂直架构。目前看来,在3D NAND Flash芯片市场中尚未看到最大赢家,不同技术的厂商将各拥不同的利基市场。
从传统的闪存平面技术过渡至3D NAND Flash芯片,意味着厂房需投入巨资并购进新机器设备,且3D NAND Flash芯片和目前市场上的终端设备接口不同,需花费时间磨合及适应。再者,由于产品的多重结构及难于进行故障分析,因此首轮的3D NAND Flash芯片生产将非常有限,3D技术还需一段时间才会在市场上出现显著增长,业界预估最快要在2015年,3D NAND Flash芯片才有可能影响目前市场上闪存的供应状况。
随着高性能产品在企业市场持续升温,预期3D NAND Flash芯片供货商将能享有极大的利润空间,并持续在过程中改良技术,而随着性能方面的提升,新的3D垂直NAND Flash芯片将大范围应用于消费电子和企业应用方面,包括嵌入式NAND存储和SSD固态硬盘,3D NAND Flash芯片将呈现大幅增长。
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