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3D NAND竞争白热化,明年将供过于求?

发布日期:2016-10-26

       厂商争相投资,3D NAND Flash前景不妙?据传三星电子平泽厂(Pyeongtaek)将提前投产,SK海力士(SK Hynix)、东芝(Toshiba)、美光(Micron)产能也将于明年下半全面开出,届时3D NAND可能会从供不应求、呈现供给过剩的状况。

       BusinessKorea 6日报道,NAND需求爆发,据悉三星电子决定平泽厂完工时间提前三个月,改在明年三、四月开始生产第四代64层3D NAND。三星平泽厂完工,加上原本的华城(Hwaseong)厂,届时三星3D NAND产能将从当前水准提高两倍、至32万片。

       SK海力士也准备生产3D NAND,仁川厂M14线无尘室正在装设仪器,估计第二代36层3D NAND可在今年第二季出货、第三季量产。第四季将加码投资第三代48层3D NAND,估计未来3D NAND将占SK海力士产出的一半。

       与此同时,大陆厂商武汉新芯也打算砸下巨资打造新厂,该公司与美商Spansion共同研发3D NAND。日厂东芝则与Western Digital(西部数据)携手,准备量产3D NAND。

       韩媒etnews 4日报道,业界消息称,NAND Flash价格一路向上,三星决定平泽厂将提前三个月投产。目前平泽厂的建筑工事进入尾声,正修筑工厂外墙,预料12月完工,紧接着要开始设备投资,购买无尘室设施和晶圆生产仪器等。

       多名设备业人士表示,三星若想在2017年初装设备仪器,现在就得下单,据称三星不久后就会开始发出订单。外界预料,平泽厂将名为18代线,明年第二季季初或季中开始营运,负责生产第四代64层3D NAND Flash。第一阶段每月产量为4~5万片12寸晶圆,约为18代线总产量的1/4(总产量为20万片)。估计第一阶段投资金额为27.2~31.7亿美元(181.4亿~211.4亿人民币)。

       韩国媒体朝鲜日报日文版报道,三星8月11日宣布,第4代V-NAND Flash(3D NAND)产品将在2016年Q4(10-12月)开卖,该款产品将采64层堆叠。三星指出,借由采用64层堆叠技术,每片晶圆的储存容量可较现行技术提高30%、能有效改善成本竞争力。

       三星为全球第一家量产3D NAND的厂商,于2013年研发出堆叠24层的3D NAND之后,就逐步将技术升级至32层、48层,此次则进一步提升至64层。

       东芝7月27日发布新闻稿宣布,已研发出堆叠64层的3D NAND制程技术,并自当日起领先全球同业开始进行样品出货,且预计将透过甫于7月完工的四日市工厂“新第2厂房”进行生产。

四大豪门现状

极速时时彩开奖直播        在主要的NAND厂商中,三星最早量产了3D NAND,其他几家公司在3D NAND闪存量产上要落后三星至少2年时间,Intel、美光去年才推出3D NAND闪存,Intel本月初才发布了首款3D NAND闪存的SSD,不过主要是面向企业级市场的。


       这四大豪门的3D NAND闪存所用的技术不同,堆栈的层数也不一样,而Intel在常规3D NAND闪存之外还开发了新型的3D XPoint闪存,它跟目前的3D闪存有很大不同,属于杀手锏级产品,值得关注。
 
四大NAND豪门的3D NAND闪存规格及特色


极速时时彩开奖直播        上述3D NAND闪存中,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闪存现在才开始推向市场,代表性产品也不足。


(一)三星:最早量产的V-NAND闪存


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



三星最早量产了3D NAND闪存


       值得一提的是,三星在3D NAND闪存上领先不光是技术、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。


       有关V-NAND闪存的详细技术介绍可以参考之前的文章:NAND新时代起点,三星V-NAND技术详解


(二)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——之前极速时时彩开奖直播也提到了,2D NAND闪存简单堆栈是可以作出3D NAND闪存的,但制造工艺复杂,要求很高,而东芝的BiCS闪存是Bit Cost Scaling,强调的就是随NAND规模而降低成本,号称在所有3D NAND闪存中BiCS技术的闪存核心面积最低,也意味着成本更低。

东芝的BiCS技术3D NAND


       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闪存去年开始量产,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。


(三)SK Hynix:闷声发财的3D NAND


       在这几家NAND厂商中,SK Hynix的3D NAND最为低调,相关报道很少,以致于找不到多少SK Hynix的3D NAND闪存资料,不过从官网公布的信息来看,SK Hynix的3D NAND闪存已经发展了3代了,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闪存,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闪存则会针对UFS 2.1、SATA及PCI-E产品市场。
 
SK Hynix的3D NAND闪存堆栈层数从36层起步,不过真正量产的是48层堆栈的3D NAND闪存,MLC类型的容量128Gb,TLC类型的也可以做到256Gb容量。


(四)Intel/美光:容量最高的3D NAND闪存


极速时时彩开奖直播        这几家厂商中,Intel、美光的3D NAND闪存来的最晚,去年才算正式亮相,不过好菜不怕晚,虽然进度上落后了点,但IMFT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闪存中容量最大的。



美光、Intel的3D NAND容量密度是最高的


       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闪存论文,虽然短时间可能不会量产,但已经给人带来了希望。

国产厂商布局

(一)、武汉新芯
       1. 产能状况
极速时时彩开奖直播        武汉新芯为专业Foundry厂商,主要生产NOR Flash和BSI CIS等技术,12寸晶圆月产能2.2万片;2014年NOR Flash和BSI产能规划各为每月1万片和1.2万片,目前月产能配置仍维持在2.2万片,在产品上更多Low Power Logic和NAND Flash。


       2. 人力与研发支援
极速时时彩开奖直播        武汉新芯在研发团队的创新力和执行力,得益于长期与中科院微电子研究所展开紧密的合作,在3D NAND项目,双方採用创新合作模式,即将双方专家在研发专案和人力资源的管理上,透过企业平台合为一体,此模式将中科院微电子所深厚的理论背景,与武汉新芯丰富的制造和研发经验有机会相结合。


       3. 国际合作与进展
       在2014年中,武汉新芯成功将NAND技术由55nm推向32nm(与Spansion合作),至2014年底,武汉新芯与记忆体领域的世界级研发团队Spansion(已併入Cypress)组建联合研发团队,开始3D NAND专案的研发工作。2015年5月11日武汉新芯宣布其3D NAND项目研发取得突破性进展,第一个存储测试芯片通过记忆体功能的电学验证,虽目前并未有相关细节流出,但此合作案目标将是在2017年量产出规格为32层之堆叠4x nm的3D NAND。


(二)、中芯国际
       中芯国际为全球第五大,也是中国第一大的晶圆制造厂商,主要是以逻辑IC的代工业务为主,虽在2013年退出武汉新芯的经营,但在Flash业务上仍未缺席。


极速时时彩开奖直播        2014年以前,中芯国际已开发出一系列从130nm到65nm特殊NOR Flash的记忆体生产平台,2014年9月10日更是宣布38nm NAND Flash记忆体工艺制程已准备就绪。


       虽然由中芯国际公开的营收资讯中可看出38nm NAND Flash自推出至今,未在营收上崭露头角;然而中芯表示,此技术突破,说明中芯在技术多元化方面取得重要进展,也为后续开发更先进2x/1x nm和3D NAND Flash记忆体的研发和量产奠定稳固基础,虽不像武汉新芯在NAND Flash的成果和专注,但近期中国极力想突破记忆体自制缺口,此技术让中芯在未来可能进一步强化在NAND Flash记忆体的制造能力。

(三)、紫光极速时时彩开奖直播:同方国芯定增

       紫光极速时时彩开奖直播在此规划项目上,不如武汉新芯或中芯国际有较完整的技术累积,所以主要是透过资本和供应链协同方式进行操作。


       以中国内部和资金的角度而言,有机会取得领先(此次投入计划约在180亿美元,相对中芯国际2015年Capex约在15亿美元和2016年预计21亿美元而言,是相当庞大),是紫光主要优势,但风险在没有技术支援下,如何让技术、量产能力能与资金同时到位,顺利转量产。

       相对国际一线大厂Samsung(2015年Capex约在135亿美元和2016年预计115亿美元),此2年180亿美元假话,仍落后于Samsung 2年投入,如何确保紫光相关投入能达到与一线大厂投入相同的效果,将是投资要成功的最大困难点,在无既有营运支持下,当生产能力无法顺利到位,如何有资金维繫工厂月产能12万片的营运与研发将是问题,紫光如何突破生产技术的取得和授权,将是整个投资最关键的环节。

(四)、外资晶圆制造企业在中国:Samsung与Intel

       1. Samsung西安Flash工厂产能拉高至每月产出10万片

       目前以Samsung在中国的投资最为领先,Samsung至2015年底投入西安厂的投资总金额已超过50亿美元,产能建置来到每月8万片,Samsung于西安佈建最先进的3D NAND Flash制程,预计2016年底将产能进一步拉升至每月10万片。

       2. Intel大连厂转为3D NAND Flash厂

       Intel则宣布投资55亿美元将原先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。


       Samsung和Intel在中国NAND Flash的产能建置,预估至2016年第四季将达到每月11万片,约佔全球NAND Flash晶圆出货量7.6%,若将3D NAND有单片较高的bit产出纳入考虑,加上中国厂商的进展,则Made in China的NAND位元数在2017年全球佔比有机会达到10%。

(五)总结

       武汉新芯在2014年与Spansion合作,成功将NAND技术推向32nm,至2015年5月武汉新芯宣布其Spansion合作的3D NAND项目研发取得突破性进展,是中国在NAND Flash产业进展最快的厂商。

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

       紫光极速时时彩开奖直播在Flash相关竞争中,资金是主要优势,但在没有既有营运的支持下,如何突破生产技术的取得和授权,会是整个投资最关键环节。

       国际投资方面,Samsung和Intel在中国NAND Flash的产能建置,预估至2016年第四季将达每月11万片,约占全球NAND Flash晶圆出货量7.6%。

       NAND Flash产品特性、3D NAND需求、新兴市场的成长空间,以及国际半导体大厂在中国的投资,则为中国发展NAND Flash制造产业提供切入机会。

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