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存儲芯片“兩大兩小”,,中國企業(yè)境遇不同

2023-01-24
來源:騰訊新聞客戶端
關(guān)鍵詞: 芯片 集成電路 WSTS NandFlash

存儲器是集成電路市場的“大宗商品”,,體量巨大,據(jù)WSTS統(tǒng)計,2021 年全球存儲器市場規(guī)模為1538.38億美元,同比增長30.9%,在全球集成電路市場占比達到33%,。從存儲器的市場發(fā)展趨勢來看,盡管呈現(xiàn)出周期波動的特征,,但總體增長趨勢明顯,。

總體來看,應(yīng)用范圍最廣的存儲器主要包括四大類:DRAM,,NAND Flash,,NOR Flash和EEPROM。按照市場規(guī)模劃分,,可歸納為“兩大兩小”,,其中,“兩大”是DRAM和NAND Flash,,“兩小”是NOR Flash和EEPROM,。

據(jù)IC Insights統(tǒng)計,2021年全球存儲芯片市場中,DRAM占比達56%,,NAND Flash占比約為41%,,NOR Flash占比約為2%,EEPROM占比與NOR Flash屬于同一量級,,明顯低于DRAM和NAND Flash,。

DRAM

DRAM結(jié)構(gòu)簡單、存儲容量大,,廣泛應(yīng)用于計算機內(nèi)存,,是市場規(guī)模最大的存儲芯片。SDRAM是同步DRAM,,能夠與CPU系統(tǒng)時鐘同步,,是DRAM的主流。目前,,DDR4 SDRAM占據(jù)了主流市場,,相比DDR3,DDR4能將性能和帶寬提升50%,,同時降低功耗。DDR5也在市場拓展過程當中,,其最高內(nèi)存?zhèn)鬏斔俾士蛇_6.4Gbps,,比DDR4性能更強、功耗更低,,具有很好的發(fā)展?jié)摿?。此外,LPDDR以低功耗為特色,,在智能手機等移動終端上廣泛應(yīng)用,。

制程方面,DRAM已經(jīng)發(fā)展到10nm-20nm,。行業(yè)龍頭三星電子于2014年率先實現(xiàn)20nm制程產(chǎn)品(4Gb DDR3)的量產(chǎn),,此后,DRAM制程工藝大約每兩年實現(xiàn)一次突破,,從1X(16nm-19nm)到1Y(14nm-16nm),,再到1Z(12nm-14nm)。2021年1月,,美光宣布量產(chǎn)1α(接近10nm)制程的DRAM,,領(lǐng)先行業(yè)。

DRAM 廣泛應(yīng)用于手機,、服務(wù)器,、PC等領(lǐng)域,其中,,手機和服務(wù)器是主要推動力,。隨著消費者對更高畫質(zhì),、音質(zhì)、芯片算力要求的提升,,手機對DRAM的存儲容量需求不斷提升,,2021年,手機DRAM的平均容量達到4.8GB,,高端旗艦機達到12GB,。

除了用于手機、服務(wù)器等的高性能,、大容量類型,,還有一種DRAM,其存儲容量較小,,且對制程工藝要求不高,,價格較為實惠,通常被稱為利基型DRAM,,主要應(yīng)用于數(shù)字電視機頂盒,、液晶電視、監(jiān)控,、行車記錄儀,、工控等。這類DRAM大多由中小規(guī)模的存儲器廠商生產(chǎn),。據(jù) Trendforce統(tǒng)計,,2021年全球利基型DRAM市場規(guī)模約為90億美元,接近DRAM總體市場容量的10%,。

全球大宗DRAM市場被三星電子,、SK海力士和美光這三巨頭把持著。目前,,中國本土DRAM廠商主要有長鑫,、紫光國芯、兆易創(chuàng)新,、東芯股份和晉華,,其中,已有企業(yè)實現(xiàn)了8Gb DDR4的量產(chǎn),。2021年,,兆易創(chuàng)新推出了首款自研4Gb DRAM,采用的是19nm制程工藝,。

在利基型DRAM市場,,中國本土的代表企業(yè)是兆易創(chuàng)新,而在車規(guī)級市場,北京君正的產(chǎn)品也具有一定的市場影響力,,相關(guān)利基型DRAM已應(yīng)用于智能座艙,、激光雷達、攝像頭等車載領(lǐng)域,。

NAND Flash

NAND Flash適用于大容量數(shù)據(jù)的存儲(通常為1Gb-1Tb),,且能夠?qū)崿F(xiàn)快速讀寫和擦除。NAND Flash在大容量下具有成本優(yōu)勢,,是大容量非易失存儲的主流技術(shù)方案,,廣泛應(yīng)用于通信設(shè)備、消費電子,、汽車電子等領(lǐng)域,。

工藝方面,傳統(tǒng)NAND Flash是2D結(jié)構(gòu)的,,近些年,,3D結(jié)構(gòu)興起,且大量蠶食2D NAND市場,,3D NAND通過多層垂直堆疊技術(shù),,既能夠提高單位面積存儲密度,又能改善存儲單元性能,,且成本可控,。三星電子于2013年率先開發(fā)出24層3D NAND,2020年,,176層3D NAND問世,2022年,,美光宣布232層3D NAND實現(xiàn)量產(chǎn),,成為全球首款突破 200層的NAND Flash芯片。

與DRAM類似,,智能手機和PC是NAND Flash的主要應(yīng)用市場,,數(shù)據(jù)中心和汽車電子需求在不斷提升。

全球NAND Flash市場由三星電子,、鎧俠,、西部數(shù)據(jù)、美光,、SK海力士主導,,其中,三星市占率最高,,達到34%,。

中國NAND Flash企業(yè)主要包括長存、華邦電子、旺宏電子,、兆易創(chuàng)新,、東芯股份等。長存于2018年研發(fā)出64層堆疊的Xtacking架構(gòu)3D NAND產(chǎn)品,,并在2019年實現(xiàn)量產(chǎn),,2020年研發(fā)出128層產(chǎn)品。Xtacking架構(gòu)能使3D NAND擁有更快的I/O傳輸速度和更高的存儲密度,。兆易創(chuàng)新的SLC NAND Flash已實現(xiàn)38nm,、24nm制程工藝的量產(chǎn),并完成1Gb~8Gb主流容量覆蓋,,該公司還推出了38nm制程的車規(guī)級SLC NAND Flash,。東芯股份方面,通過與中國本土晶圓代工龍頭深度合作,,實現(xiàn)了24nm制程產(chǎn)品的量產(chǎn),,32Gb產(chǎn)品已實現(xiàn)流片。

NOR Flash

NOR Flash是一類通用型非易失性存儲芯片,,具有讀取速度快,、隨機存儲和芯片內(nèi)執(zhí)行等特點,NOR Flash允許CPU直接從存儲單元中讀取代碼執(zhí)行(XIP),,即應(yīng)用程序可直接在Flash內(nèi)運行,,而不必再讀到系統(tǒng) RAM 中。NOR Flash的寫入和擦除速度較慢,,不適宜作為大容量存儲器,,僅在小容量應(yīng)用場景具有成本效益,如用于存儲開機軟件程序,。目前,,NOR Flash的主流制程工藝為55nm,各廠商正在向40nm及更先進節(jié)點推進,。

電子產(chǎn)品因內(nèi)部指令執(zhí)行,、系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換、用戶數(shù)據(jù)存儲等需求,,必須配置中小容量的代碼存儲器以實現(xiàn)低功耗存儲,,在這方面,NOR Flash是不可或缺的元器件,。按容量劃分,,中小容量NOR Flash多用于TWS耳機、手機中的AMOLED,,TDDI等消費電子領(lǐng)域,,大容量 NOR Flash多用于汽車電子,、5G基站和工業(yè)控制等領(lǐng)域。

與NAND Flash相比,,NOR Flash容量小,、擦寫速度慢,在智能手機興起時期,,其市場規(guī)模曾一度萎縮,,但隨著2016年蘋果推出AirPods系列的TWS耳機后,NOR Flash市場隨著可穿戴設(shè)備的興起而復蘇,,據(jù)CINNO Research統(tǒng)計,,2017年全球NOR Flash市場規(guī)模達到24.1億美元,在TWS耳機,、物聯(lián)網(wǎng),、汽車電子等新興應(yīng)用的驅(qū)動下,NOR Flash需求不斷提升,,預計2022年達到37.2億美元,,并將保持每年10%左右的增長速度,有望在2026年達到42億美元的市場規(guī)模,。

全球NOR Flash市場主要由華邦,、旺宏、兆易創(chuàng)新,、賽普拉斯(已被英飛凌收購)和美光主導,。由于NOR Flash市場規(guī)模相對較小,2017年以來,,美光,、賽普拉斯等紛紛退出中低端市場,產(chǎn)能讓位于高毛利的大容量NOR Flash或DRAM,、NAND Flash業(yè)務(wù),,這給中國廠商提供了商機,特別是兆易創(chuàng)新,,其市占率已達到18%,,進入了全球前三,,普冉位列全球第六,。

兆易創(chuàng)新已經(jīng)開發(fā)出2Gb的超大容量NOR Flash產(chǎn)品,能夠滿足汽車電子,、5G基站,、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的存儲需求。其它中國本土企業(yè),,如普冉,、東芯,、恒爍等,通過中小容量產(chǎn)品切入TWS耳機等消費電子市場,,不過,,這些企業(yè)在汽車電子等高附加值應(yīng)用領(lǐng)域鮮有量產(chǎn)產(chǎn)品。

EEPROM

EEPROM全稱為Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,,是一種小容量,、可反復擦寫的非易失性存儲芯片。EEPROM在斷電情況下仍能保留所存儲的數(shù)據(jù),,可以在計算機或?qū)S迷O(shè)備上擦除已有信息重新編程,。

與NOR Flash相比,EEPROM適于更低容量(1Kb-1Mb),、需要高頻修改的存儲應(yīng)用,,如汽車電子、智能手機攝像頭模組,、智能電表,、醫(yī)療監(jiān)測儀等。成本方面,,當單個容量低于1Mb時,,EEPROM的成本低于NOR Flash。

2021年,,全球EEPROM芯片銷售額約為8.34億美元,,同比增長5.17%。

消費電子是EEPROM最大的應(yīng)用市場,,其次是汽車電子和工業(yè)控制,。具體來看,智能手機攝像模組是EEPROM最大的應(yīng)用市場,。近些年,,多攝像頭手機不斷涌現(xiàn),預計2023年的手機攝像市場會有55.25億個EEPROM的需求,,其中,,約21.03億個用于多攝像頭(三個及以上),27.93億個用于雙攝像頭,,單攝像頭對EEPROM的需求占比將減少至11.38%,。總體來看,,手機攝像頭數(shù)量的提升,,帶動了鏡頭參數(shù)存儲的需求,推動著EEPROM在攝像頭模組中的需求量快速提升,。

與消費類設(shè)備相比,,車用對EEPROM的要求更高,,需要具備更高的可靠性、更強的溫度適應(yīng)能力,。

全球EEPROM市場主要由意法半導體(ST),、Microchip,以及中國的聚辰半導體主導,。

與ST,、Microchip相比,中國本土企業(yè)在EEPROM領(lǐng)域的專注度更高,,能夠進行集中的技術(shù)和資源投入,,更加靈活、敏銳地捕捉到客戶需求并快速作出響應(yīng),,形成了穩(wěn)定的供貨能力,,聚辰已成為智能手機攝像頭EEPROM的領(lǐng)先企業(yè),已達到年供貨量近10億個的水平,。

在汽車電子應(yīng)用領(lǐng)域,,隨著國產(chǎn)汽車的崛起,以及ADAS,、BMS電池管理等新能源車衍生出的新應(yīng)用,,國產(chǎn)EEPROM的市場份額不斷提升。目前,,聚辰已經(jīng)成為國內(nèi)外眾多Tier1和Tier2企業(yè)的供應(yīng)商,,客戶包括比亞迪、吉利,、特斯拉,、現(xiàn)代、豐田,、保時捷,、大眾等知名汽車品牌。

結(jié)語

在巨量的存儲器市場,,與國際大廠相比,,中國本土存儲器廠商話語權(quán)普遍較弱,但也涌現(xiàn)出了一批很受市場關(guān)注的企業(yè),。無論是大宗的DRAM和NAND Flash,,還是小宗的NOR Flash和EEPROM,都有不斷擴大市場份額的中國企業(yè),。

2023年,,由于市場需求普遍疲軟,,對各類存儲器企業(yè)都是一個不小的考驗,,在市場處于低谷期時,,特別是在國際貿(mào)易受限的情況下,對中國本土存儲企業(yè)而言,,意味著會有更多的潛在發(fā)展機遇,。此時,需要更多的投入和堅持,,以迎接明,、后年市場的復蘇。



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