豪賭先進制程，邁向更高層數，存儲芯片大廠的激進與保守

2021年，全球存儲芯片的市場大約是1600億美元，由于市場的需求旺盛，全球存儲芯片的大廠，獲得高速地增長。但是，進入到2022年，市場的需求開始變化，這些大廠的增速放緩。特別是從第二季度開始，市場對于PC和智能手機的需求開始減弱。到了第三季度，這種情況變得更加糟糕，導致存儲芯片企業的迅速庫存增加，為了減少損失，這些企業開始通過減產，開始降低庫存。

存儲芯片包括內存（DRAM）和閃存（NAND）兩大類，內存產品主要以電腦內存條為主，而閃存的種類很多，例如我們日常所用的SD卡、microSD卡、U盤、SSD（固態硬盤）等。

雖然存儲芯片在PC和手機市場的需求減弱，但是數據中心、工業行業、汽車行業、人工智能和網絡領域對于存儲芯片的需求卻在增加。

多因素沖擊存儲市場

首先，消費市場需求疲軟是最沖擊存儲芯片的最大因素之一。

消費電子市場的下滑，使得包括存儲芯片在內的整個半導體市場的出貨量都有所收縮。

另一方面，在缺芯成為關鍵詞的前兩年，存儲巨頭們紛紛選擇擴建提高產能，如今面對需求疲軟，供過于求的態勢使得存儲市場的不景氣不難理解。但本輪市場下行不僅是因為供過于求，結構性缺貨是存儲產品銷量下滑的另外一個重要原因。

9 月初，三星聯席首席執行官兼半導體部門負責人Kyung Kye-hyun表示：“今年下半年看起來很糟糕，截至目前，明年存儲市場似乎并沒有顯示出明顯的增長勢頭。

SK海力士也示警，存儲器行情最快要到2024年才會開始好轉，并于2025年彈升。

美光預計2022年DRAM和NAND的同比增長均會低于長期的年復合增長率。

中國臺灣存儲廠商南亞科同樣預測保守，DRAM市場受到高通脹、俄烏戰爭、疫情封控及消費者購買力下滑等不確定因素影響，需求正在減弱，導致第三季度旺季不旺。

在這些預警之下，行業廠商開始采取應對舉措。



內存：豪賭先進制程

對DRAM芯片而言，先進制程意味著高能效與高容量，以及更好的終端使用體驗。當前，DRAM先進制程工藝——10nm級別，經歷了1x、1y、1z與1α四代技術，目前來到了第五代。


美光率先發力，1β DRAM即將量產

11月2日，美光科技宣布采用全球先進技術節點的1β DRAM產品已開始向部分智能手機制造商和芯片平臺合作伙伴送樣以進行驗證，并做好了量產準備。美光率先在低功耗 LPDDR5X 移動內存上采用該新一代制程技術，其最高速率可達每秒8.5Gb。

美光透露，與1α相比，1β 技術可將能效提高約15%，內存密度提升35%以上，單顆裸片容量高達16Gb。美光認為，隨著LPDDR5X的出樣，移動生態系統將率先受益于1β DRAM產品的優勢，從而解鎖下一代移動創新和先進的智能手機體驗，并同時降低功耗。

據美光DRAM制程集成副總裁Thy Tran表示，1β節點DRAM的量產已全面準備就緒，將會率先在日本工廠量產，之后也會在中國臺灣量產。除此之外，美光還計劃在未來一年在嵌入式、數據中心、客戶端、消費類產品、工業和汽車等領域量產1 β節點，推出包括顯示內存和高帶寬內存等產品。


三星緊隨其后，2023進入1bnm工藝階段

在10月召開的Samsung Foundry Forum 2022活動上，三星對外公布了DRAM技術路線圖。按照規劃，三星將于2023年進入1bnm工藝階段，即第五代10nm級別DRAM產品，芯片容量將達到 24Gb（3GB）- 32Gb（4GB），原生速度將在 6.4-7.2Gbps。

與目前主力第四代10nm級DRAM相比，三星第五代10nm級DRAM的線寬（半導體中電子經過的電路寬度）減少了2nm以上。為了克服DRAM擴展到10nm范圍以外的挑戰，三星一直在開發圖案化、材料和架構方面的顛覆性解決方案，高K材料等技術正在順利進行中。

三星還計劃2026年推出DDR6內存，2027年實現原生10Gbps的速度。與此同時，三星新一代GDDR7顯存將在明年問世。

閃存：邁向更高層數

自三星2013年推出全球首款3D NAND閃存之后，閃存層數與架構不斷突破，容量也不斷提升。目前可以量產的NAND Flash最高層數已經達到了232層，未來閃存廠商還將朝著238層、300層甚至更高層數邁進。


美光：232層NAND量產

2022年7月，美光科技宣布推出全球首款232層NAND，該產品現已在美光新加坡工廠量產，它最初以組件形式通過美光旗Crucial英睿達SSD消費產品線向客戶發貨。與前幾代美光NAND相比，美光232層NAND具有業界最高的面密度，并提供更高的容量和更高的能效，從而為客戶端到云端等數據密集型用例提供支持。

232層NAND不是美光閃存技術迭代的終點，今年5月該公司曝光的技術路線圖顯示，232層之后美光還將發力2YY、3XX與4XX等更高層數。


SK海力士：238層NAND明年上半年量產

2022年8月，SK海力士宣布成功研發238層512Gb TLC 4D NAND閃存，計劃在2023年上半年正式投入量產。238層NAND閃存成功堆棧更高層數的同時，實現了業界最小的面積。

新產品每單位面積具備更高的密度，借其更小的面積能夠在相同大小的硅晶片生產出更多的芯片，因此相比176層NAND閃存其生產效率也提高了34%。此外，238層NAND閃存的數據傳輸速度為2.4Gbps，相比前一代產品提高了50%，芯片讀取數據時的能源消耗也減少了21%。


三星：1Tb TLC第8代V-NAND已量產

11月7日，三星宣布已開始量產三星產品中具有最高存儲密度的1Tb（太字節）三級單元（TLC）第8代V-NAND，其輸入和輸出(I/O)速度高達2.4 Gbps(千兆比特每秒)，相比上一代提升了1.2倍，這可以滿足PCIe 4.0和更高版本PCIe 5.0的性能要求。

業界透露，三星第8代V-NAND層數達到了236層。此外，三星還計劃到2030年推出超過1000層的產品，以更好地支持未來的數據密集型技術。


鎧俠與西數：未來發力500+層NAND

2022年10月，鎧俠宣布和西部數據位于日本四日市的合資工廠Fab7竣工，該工廠具備生產第六代162層閃存（BiCS6）和未來先進3D閃存的能力，計劃于2023年初開始出貨162層閃存。

與第五代技術相比，BiCS6的橫向單元陣列密度提高了10%；同時，它降低了每單位的成本，使每個晶圓的存儲數量增加了70%。

此前5月西部數據公布的技術路線圖顯示，兩家公司2032年之前還將陸續推出200層以上、300層以上、400層以上與500層以上閃存技術。



結語

盡管半導體產業發展暫時進入“寒冬”，但存儲芯片賽道上的技術競爭仍舊十分激烈。無論是第五代10nm級DRAM技術，還是更高層數堆疊的NAND Flash，存儲大廠都在積極發力，以保持市場領先地位，并滿足市場對高容量、高性能產品需求，呈現出持續發展的潛能。冬天到了，存儲產業的春天還會遠嗎？