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[导读]快闪存储器(英语:flash memory),是一种电子式可清除程序化只读存储器的形式,允许在操作中被多次擦或写的存储器。这种科技主要用于一般性数据存储,以及在计算机与其他数字产品间交换传输数据,如储存卡与U盘。

快闪存储器(英语:flash memory),是一种电子式可清除程序化只读存储器的形式,允许在操作中被多次擦或写的存储器。这种科技主要用于一般性数据存储,以及在计算机与其他数字产品间交换传输数据,如储存卡与U盘。闪存是一种特殊的、以宏块抹写的EPROM。早期的闪存进行一次抹除,就会清除掉整颗芯片上的数据。

在众多的存储芯片中,应用最为广泛的为内存DRAM和闪存NAND FLASH、NOR FLASH。DRAM一般作为计算机CPU实时处理数据时的存储介质,NAND一般用作大容量存储介质,Nor一般用作物联网设备中的小容量存储介质。内存不同于闪存,虽然它们都是处理器处理所需数据的载体,但是内存的作用是提供了一个处理当前所需要数据的空间,它的空间容量较闪存小,但读取数据的速度更快,就像VIP通道一样,它为当前最需处理的数据提供了快速的通道,使得处理器能够快速获取到这些数据并执行。

NAND属于非易失性存储芯片,储存容量大,应用广泛。存储芯片根据断电后数据是否丢失,可分为非易失性存储芯片和易失性存储芯片,前者包括Flash(NOR和NAND),后者包括RAM(DRAM和SARM)。NOR Flash存储容量较小,但读取速度快,主要用于存储代码。NAND以块的子单元进行重写和擦除,可以实现更快的擦除和重写,且存储容量大,广泛用于SSD(固态硬盘)、手机、平板、服务器、USB驱动器和存储卡等。

2021年,在居家办公、线上教学的普及之下,NAND整体需求大增,价格也是持续攀升。而到了2022年,与大家所预想中的降价局面相反,工厂原料污染、地震、设备供应限制等一系列意外反而让NAND闪存迎来了新一轮的上涨。2022年,闪存新的开局似乎并不平坦,但显然并不妨碍其成为“资本宠儿”。

近日,IC Insights 预测,今年 NAND 闪存资本支出将增长 8% 至 299 亿美元,创历史新高,占 2022 年整个IC 行业资本支出(预测 1904 亿美元)的16%,仅落后于晶圆代工部门41%的占比。

晶圆代工产业向来是业内公认的资本大头,闪存资本支出不敌代工可以说是毫不意外。从上图来看,自2017年产业由2D向3D NAND过渡后,每年闪存资本支出都超200亿美元,而今年更是向300亿美元冲刺。不断攀升的资本支出背后,说到底,其实是大厂们对产能和层数的追求。

当前全球NAND闪存市场呈现“多头竞争”态势,从2021年第四季NAND Flash厂商市占率来看,三星电子以33.1%位列第一,日本铠侠占据全球市场第二位(19.2%),其后依次是西部数据(14.2%)、SK海力士(14.1%)、美光(10.2%)。

NAND盖楼大赛从未停止过,并且在芯片短缺的当下愈演愈烈。

这不,三星电子将在2022年底推出200层以上的第8代NAND闪存。

你方唱罢我登场!三星电子将在128层的单片存储器上叠加96层,推出224层的NAND闪存。与上一代176层NAND产品相比,224层NAND闪存可以将生产效率和数据传输速度将提高30%。

三星电子原计划在2021年末开始量产176层NAND,但考虑到市场情况,推迟到2022年第一季度。

此外,美光科技已经早抢先了一招,176层NAND开始量产出货了。

业内人士预测,三星电子将加快200层以上NAND闪存量产的步伐,以夺回技术领先地位。但是这个预测却并不令人乐观,原因很简单,大家都在抢跑,就看谁的研发创新的体力更好罢了。

其实,在NAND领域的竞争,不仅三星电子与美光科技看重,同时,包括三星、美光、Intel、SK海力士、东芝、西部数据(SanDisk)等在内的所有全球闪存颗粒顶级厂商都看重3D NAND产品创新。

比如SK Hynx的4D NAND采用了电荷捕获型(Charge Trap Flash,CTF)的闪存技术,首创电荷捕获型CTF技术与Peri Under Cell(PUC)技术结合,不过,SK Hynix宣称的4D NAND Flash,本质上仍是3D NAND Flash,命名4D只是强化商业营销的一种手段。

CTF技术可减少记忆单元(cell)间的干扰,解决2D NAND使用浮栅(Floating Gate,FG)技术遭遇的限制。PUC本是Peri排线技术,可以缩小产品本身的体积,自然就实现了节省生产成本的目的。所以4D NAND Flash的宣称也是事出有因的。

当然对于SK Hynix来说,已经使用了电荷捕获型(CTF)技术设计好几年了,所以它不是新的技术采用,之前Micron和Intel是主要是两个使用浮栅FG技术的NAND闪存制造商。此外,Intel独创的傲腾技术路线,也已经赢得了全球市场,这里不得不让众多闪存友商所艳羡。

需要指出的目前美光将使用自己的栅极替换工艺Replacement-gate技术,业内专家指出,这也是Charge Trap Flash(CTF)技术设计。与此同时,更有意思的是,三星的Gate-last工艺也包含了栅极替换工艺Replacement-gate的技术。

从3D NAND技术架构来看,现在3D NAND常见的分为VC垂直通道、VG垂直栅极两种架构。架构不同,对于3D NAND的可靠性设计略有一点区别,但闪存的本质是没有区别的。因为毕竟是采用堆栈来扩大单位面积上的闪存容量大小的,目前业界知名的闪存厂商采用了NAND堆栈层数越多,对于闪存可靠性要求的挑战越高。

不过,2022将成为NAND Flash疯狂抢跑之年,三星、美光、Intel、SK海力士、东芝、西部数据谁将成王者?我们拭目以待。

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