NAND閃存市場持續高漲，2020年將超DRAM

迎九

摘要：9月6日，深圳市閃存市場資訊有限公司（ChinaFlashMarket）在深圳主辦了“中國存儲，全球格局”為主題的中國閃存市場峰會（China Flash Market Summit 2017），本文根據部分會議內容整理了國內外NAND閃存及部分非易失存儲器市場信息。

關鍵詞：閃存；NAND；3D Xpoint

DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2017.9.001

閃存的重要性提升

國家集成電路設計深圳產業化基地主任周生明稱， 目前，存儲產業的產值已經占據IC總體產值的近三分之一，其中NAND Flash（閃存）超過40%。NAND Flash的應用領域非常廣泛，涵蓋將會呈現暴發式增長的智能終端、車載、5G應用、VR、大數據和云計算等方面。據中國閃存市場（ChinaFlashMarket）預測：2017年閃存總存儲密度將達1620億GB當量，閃存芯片市場規模將達400億美元。其中SSD（固態硬盤）在消費類市場和企業級服務器市場正在迅速壯大，將持續推動閃存市場規模不斷擴大。

同時，閃存也正面臨技術轉折的關鍵期，從平面2D到立體3D的技術發展，實現了向存儲量更大、性能更強、功耗更低、可靠性更高的演進，目前3DNAND已經成為了延續摩爾定律的重要角色。存儲器已經成為集成電路產業發展的風向標，市場也期待新型非易失存儲器——3D Xpoint等新型存儲技術的涌現，實現技術和應用的迭代，推動產業不斷進步。閃存市場供不應求，價格高漲

據深圳市閃存市場資訊有限公司總經理邰煒介紹，預計2017年全球半導體存儲芯片市場規模達到950億美元，2020年預計將達到甚至超過1200億美元，NAND FlasH 2017年市場規模大約為400億美元，到2020年，將超過DRAM芯片達到650億美元。

目前全球范圍內主要的NAND Flash供應商有三星、東芝、西部數據、美光、SK海力士及英特爾（如圖1），此外，在中國以長江存儲為代表的存儲器制造廠商也在積極追趕，預計很快可以在市場見到相關產品，這意味著從根本上將解決中國長期以來在閃存芯片完全依賴海外的現狀。

從2016年二季度開始，閃存市場經歷了有史以來持續時間最長且幅度最高的漲價、缺貨潮，其中消費類閃存產品每GB銷售單價從2016年的0.12美元上漲到現在的0.3美元以上，主流的eMMC產品上漲幅度超過60%，SSD產品超過80%。2017年全球NANDFlash的總產量也達到了1620億GB當量，較201 6年提升了40%。目前市場價格依然較高，部分市場的供應依然得不到滿足。

NAND Flash后續市場：3D NAND日臻成熟

首先看看NAND Flash廠商的技術情況，如圖2。在2D工藝上，三星主要量產的是14納米的MLC和TLC，東芝和西部數據則是15納米的MLC/TLC，美光和英特爾是16納米的MLC，并且應用在高端市場，SK海力士則是14納米的TLC，這些2D產品最高容量都是128Gbit。

3D方面，現階段三星正從48層轉到64層，井且已經率先應用到自己的產品中，預計64層3D NAND第四季度會出貨給市場其他客戶。東芝和西部數據同樣也是從BtSC2的48層轉到BISC3的64層，目前基于BISC3的64層已經開始量產。美光和英特爾直接從32層提升到64層的B16A和B17A，目前B16A已經量產，B17A則還要等一段時間。目前各原廠在64或者72層都包含256Gbit/512Gbit兩種規格，主要應用在嵌入式產品和SSD產品，用于應對未來持續增加的手機和SSD市場。

至于2D NAND因為有小容量的市場和尺寸等因素還會持續兩、三年的時間，并且未來主要應用在汽車、監控、工業等領域。

3D NAND部分領域還需要時間去做驗證。3D因為是新技術，工藝復雜，且工期更長，加上各個原廠幾乎都同時投產，這也導致芯片的生產設備供應緊張，這也是影響目前3D NAND進度的重要因素之一，此外新投產的3D產品也不能完全滿足市場的需求，加上主要原廠優先保障自己的服務器客戶，所以在部分市場，供應緊張的狀況還會持續到2017年年底。

2D和3D的區別類似平房和樓房的區別，蓋得越高，住的人也就越多，雖然在2D轉3D的過程中導致市場出現嚴重缺貨，但隨著各家在64層的投產，容量將提升2-4倍，下一個階段的96層，容量將可提升到lTbit，這將是2D可量產最大容量的8倍。

3D最大的特點就是體積更小，容量更大，成本更低。在32層時受到良率等因素的影響，相比2D并沒有明顯的突破：48層也只是比32層提升了30%左右，仍不及2D工藝：但到了64層以后不但容量翻倍，產量也較2D提升了25%以上，這就意味著在原材料成本不變的前提下，存儲產品的容量提升了2-4倍，甚至8倍，這也是各原廠積極推進的最主要的原因。

目前主要原廠新增加的產能分布是：三星主要的3D工廠是中國西安工廠，Fab18工廠，另外西安工廠正在建設第二條產線。東芝和西部數據則主要是Fab2工廠，還有為96層準備的Fab6工廠。美光和英特爾主要是F10X和大連工廠。海力士主要是M14工廠。原廠的晶圓主要用于嵌入式產品SSD

在2017年嵌入式產品中，包括UFS、eMMC、eMCP、E2NAND加上SSD合計消耗了全球85%的產能，如圖3。

2017年全球智能手機市場的銷量達到15億臺。SSD方面隨著服務器和企業級的快速增長以及消費類客戶的滲透，SSD已經成為NAND Flash最大的應用產品。

目前UFS正逐漸在高端旗艦型手機中取代eMMC產品，主芯片平臺包括三星、高通、MTK、海思等都已支持UFS2.1，并向UFS3.0發展。隨著UFS和eMMC產品差價逐漸縮小，UFS產品將很快在中端價位的手機開始導入。endprint

SSD市場方面，201 7年全球SSD的出貨量將超過1.5億臺，總存儲密度將達到700億GB當量，相比HDD（硬盤）市場，西部數據的公開財報顯示，HDD已基本連續十幾個季度下滑，但是密度同樣也在增長，這也標志著數據存儲的需求越來越大，也給SSD持續增長的空間

在SSD消費類PC市場，目前主要的產品容量需求在120GB和240GB，但受到缺貨、漲價的影響，120GB的價格以從2016年的23美元漲到現在的43美元，240GB則從43美元漲到70美元以上（如圖4）。120GB產品在最高峰已經超過2016年240GB產品的價格，這對市場的容量需求提升以及滲透率都造成比較大的影響。在這個前提下，SSD在2017年消費類的滲透率依然達到了40%。

PC目前向輕薄、移動、便攜等轉變，因此SSD的規格形態也從2.5英寸到mSATA、到M.2、再到BGASSD。前段時間國內的江波龍公司發布了全球最小的BGA SSD，這顛覆了我們對傳統硬盤的認識。在接口方面，現在是以SATA3為主，到2019年PCle將代替SATA3成為SSD主要的接口形態。

除了消費類市場，在企業級、數據中心市場需求也快速增加（如圖5）。2017年企業級的SSD出貨量將超過1800萬，平均容量超過1TB，目前在企業級數據中心等市場主要的供應商是英特爾和三星，英特爾還推出了非易失存儲器3D Xpoint產品以滿足企業級數據中心的市場需求。

閃存卡部分，已經從手機市場轉到行業市場，比如車載、無人機、監控等，U盤則包括手機U盤、Type-C U盤等（如圖6）。

隨著產品的日益更新，除了傳統的手機、電腦、家電等，未來汽車市場也將成為市場主要的應用，而據中國汽車協會統計，中國汽車市場的銷量已經連續9年排名全球產銷量第一，此外，中國還擁有全球最大的汽車后裝市場，這些應用也對存儲產品提出了更高的要求。

數據存儲需求與日俱增，預計到2020年智能健康/醫療、智能城市/交通、個人/家庭數據、大數據應用/服務、生物/科學研究等領域整個數據存儲量將達到45ZB。

NAND Flash產業鏈的下游市場

隨著這些變化，除了主要的Flash原廠以外，其他廠商也在各自的領域提升自己的技術和產品，以應對快速增加的市場與變化（如圖7）。

在中國企業方面，在制造端的產業鏈也在發展（如圖8），除了之前提到的長江存儲（YMTC）外，獨立的主控廠商有硅格、國科、華瀾等。此外，華為、中興等公司也針對自己的產品推出了存儲產品解決方案，品牌模組有江波龍（longsys）、記憶科技等。前不久江波龍公司收購了美光旗下的雷克沙（Lexar）品牌，以進一步拓展海外市場。

在應用端產品方面，中國的互聯網巨頭以及終端制造巨頭也已進入全球主要陣營。2017年中國消耗了全球NAND Flash 30%的產能，到2020年預計將消耗全球40%的產能，將成為全球最大的市場。未來更多的國際巨頭針對中國市場也會投入更多的資源。對中國市場來說，這些既是機遇，也是挑戰。

此外，我國政府也積極推進大數據平臺和信息安全的建設，加上大型互聯網和電子制造的本土化采購和本地技術支持，中國在存儲產業鏈的建設也逐步加強，例如武漢的國家存儲器基地、南京的半導體產業基地等。

隨著產業的發展、需求的提升，未來品質會成為行業不可忽視的一個問題，對此閃存市場公司也設立了品質分析中心。

中國閃存市場公司將通過專業的設備，測試項目以及專業的測試人員，為市場提供品質分析服務。

目前閃存市場公司正從價格基準向品質基準延伸（如圖9）。

部分NAND Flash原廠動態

三星NANDMarketing副總裁KennyHan：數據存儲在加速增長（如圖10）。移動和PC/服務器是NANDFlash應用的兩個主要領域。2017年NAND Flash的需求量是214EB，到2021年將達到600EB。而在這些數據中，2021年預計超過50%的移動應用以及超過30%的PC/服務器需求來自中國。

2013年三星首次發布3D V-NAND堆疊技術。到如今，已經發展到第四代。201 7年三星量產第四代的V-NAND，64疊層，512Gb單Die（裸片）。第五代產品3D-V5也會在不久的將來面世，單Die容量達到lTb， I/O速度達到1200Mbps。

英特爾中國區非易失存儲器事業部總經理劉鋼：在數據存儲方面，在內存DRAM和閃存NAND之間存在一個巨大的鴻溝。這就是內存容量太小，閃存又太慢。基于3DXpoint的新型存儲正好填補這個鴻溝。從時延看，3D Xpoint比DRAM慢一個數量級，容量比DRAM高一個數量級，比NANDFlash時延的角度快了1000倍左右，而容量和NANDFlash是類似的（如圖11）。所以3D Xpoint可以滿足很多熱數據的需求。

英特爾的OPtane（傲騰）是用3D XPoint的最終產品，它使用3D Xpoint介質和英特爾新的存儲控制器、IP和英特爾軟件。傲騰可以用于數據中心、消費PC中，實現游戲、事務處理仿真和人工智能等熱數據處理。

美光副總裁Jonathan Shaw：美光第一代3DNAND是32層，從32GB開始做起。現在也可以實現64層堆疊，提升到64GB（如圖12）。64GB可以用于企業級，因為存儲容量更大，2017年年底會看到其需求量非常大。下一代的QLC價格會降低，同時它的密度會升高，美光會保持QLC的出貨量。

關于SSD市場，首先HDD市場正在萎縮，美光將會在2017年通過基于3D TLC的SSD來取代企業級HDD。

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