长江存储64层NAND闪存及128层QLC NAND闪存均取得市场佳绩

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  • 2021-09-16 11:44:35

当前存储器市场行情存在较大波动,而且整体上供货短缺。因而,存储器国产就显得更为迫切,中国本土存储芯片大厂如长江存储和长鑫存储都于2021年进入规模量产的关键期。业界甚至指出,最快在2021年底~2022年,国内存储器厂商在市场上的重要性将逐渐显现,并对整个产业供需带来影响。

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9月14日,长江存储首席运营官程卫华在中国闪存市场峰会上透露,长江存储64层NAND闪存出货超3亿颗,128层QLC NAND闪存也已准备量产,TLC NAND闪存良率做到了相当水准。作为国内存储芯片市场上的一个重量级玩家,长江存储于2018年8月首次在闪存峰会上发布自主研发的Xtacking架构;于2018年第四季度成功量产32层NAND闪存;于2019年第三季度成功量产64层3D NAND闪存,同时搭载自主创新的Xtacking架构。考虑到国际领先的厂商已拥有100层以上的技术,长江存储宣布跳过业界常见的96层,直接研发128层3D NAND闪存。2020年4月,长江存储宣布成功研发128层3D NAND闪存,分别是128层QLC 3D NAND闪存和128层512Gb TLC闪存。

从2018年的32层3D NAND闪存、到2019年的64层3D NAND闪存,长江存储达到了一年一代的速度,也可以说是以最大的努力、最快的速度追赶国际一线存储芯片大厂。而后,长江存储索性跳过96层3D NAND闪存、直接跨步到128层3D NAND闪存。在全球主流存储器大厂集体奔向100层以上的2020年,长江存储从64层闪存直接跳级到128层闪存,无疑是向业界再度表明,长江存储要与国际一线存储器大厂并肩同行的勇气和决心。也可以这样说,从32层NAND闪存小试牛刀,到64层NAND闪存担纲主力,再到128层NAND闪存致力探索,长江存储仅用3年时间就已在研发技术上完成从追赶到与世界主流并肩,免不了一度引起业界震撼。

此外,从全球闪存市场趋势而言,长江存储从64层闪存跨步到128层闪存,无疑是非常明智的决定。2019年64层、72层3D NAND产出比重为64.9%,在全球产出占据主要地位,而92层、96层3D NAND产出比重占总体的21.3%。然而,根据DRAMeXchange估计,随着110+层闪存芯片的推出,92层、96层闪存会被快速取代,亦即92层、96层闪存产出占有率在2020年略微提升后就将逐步下降,预计2023年占全球市场总产出72.5%的将会是110+层闪存。

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预计未来5年110+层NAND将逐渐占据主要市场

NAND闪存广泛应用于智能手机、平板电脑、SSD固态硬盘和数码相机等领域,其中智能手机和SSD固态硬盘构成了下游最主要的需求。在2019年NAND闪存的需求构成中,SSD固态硬盘占比达49.6%,智能手机占比为38%。再从历年变化趋势看,SSD增长相对明显。2013年,SSD在NAND市场占比为13%;到2017年,SSD就已超越手机成为第一大下游应用市场。一方面,超大型数据中心的建设带动大量企业级SSD固态硬盘需求;另一方面,消费级SSD固态硬盘合约价连续走低,也刺激了SSD对HDD在消费领域的替代。到2019年,SSD占NAND 市场的比重已增长到49.6%,预计到2022年将有望达到52.4%。随着5G带来智能手机步入技术创新和出货量上行周期,智能手机将有望持续占据NAND闪存第二大应用市场地位。

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智能手机和SSD固态硬盘是NAND闪存前两大应用市场

程卫华还表示,长江存储的产品已进入高端智能手机和企业级应用,“这些都是长江存储取得的进展”。Xtacking技术架构进入3.0阶段,产能到明年年中将满载。2018年,长江存储推出第一代Xtacking技术架构。2019年,长江存储推出Xtacking 2.0版本。

此前,媒体就已报道,不少国产品牌业者陆续采用长江存储NAND闪存,并加入生态合作伙伴的行列。以长江存储64层3D NAND闪存为例,长江存储CEO杨士宁就曾表示,长江存储NAND闪存“出道即巅峰”,虽然64层3D NAND闪存只是公司第一个产品,但这颗产品已被用于华为Mate 40旗舰手机。“内循环已然是大势所趋,国内整机厂商和半导体产业链彼此协同合作会越来越紧”。

除64层3D NAND外,于2020年4月宣布成功研发的128层3D NAND闪存也已走向市场,“飞入寻常百姓家”。据嘉合劲威官方消息,旗下品牌阿斯加特推出新品AN4 PCIe4.0 SSD,用的就是长江存储128层3D TLC NAND闪存。业内人士表示,从128层闪存的研发到量产,阿斯加特新品的推出意味着长江存储128层闪存已正式出货。而对于目前尚没有高端PCIe 4.0 SSD的国产存储来说,更是填补了这一空白。供应链也估计,长江存储128层NAND闪存将先从消费性产品切入,至于智能手机、笔记本电脑等将于2022年正式出货至相关供应链,优先打入国内市场机种。

市场还指出,在长江存储的量产规模提升下,群联获得长江存储NAND闪存供货比重也将逐步提高,相较于2020年供应比重约5%,预计未来提升至10%~15%比重。由于群联近年来积极从传统消费性市场转型至嵌入式ODM模块应用,2022年将可望扩大打入国内智能手机UFS机种供应链,预计与长江存储合作关系也将更为密切。

至于笔记本电脑应用产品也在同步推广中,多家笔电品牌也在规划2022年国内新机种,据传,长江存储128层NAND闪存进入品牌大厂的设计开发中,将可望与主控芯片厂慧荣进行新品合作开发。

据估计,尽管2021年长江存储于全球NAND闪存市占率为3%~4%,但在业界国产存储替代浪潮下,长江存储作为国产化的指针,除消费性产品及SSD应用市场,本土多家智能手机及笔记本电脑大厂已提前展开验证测试,甚至在云端及数据中心也在进行评估中,市场推广脚步及产业生态链正快速成形中。

目前,长江存储128层TLC闪存芯片已经入市,良率也做到相当水准。而另一款128层QLC,据程卫华表示,量产准备也已就绪。事实上,随着NAND储存单位成本下降趋势,全球各大NAND原厂看好QLC NAND发挥储存位密度提高的效应,QLC NAND将成为兵家必争之地,预计2021年底~2022年各大原厂对QLC NAND闪存供给成长将大幅增加,并从2022~2023年持续扩大PCOEM市占版图,搭载至读取型数据中心应用,进入快速成长期。

所谓SLC、MLC、TLC、QLC及PLC,指的是闪存的类型,每个cell单元分别存放1、2、3、4、5位电荷,所以容量越来越大。NAND闪存从SLC到MLC再到TLC,成本一步步降低,而容量一步步提升,因此得以普及。由于堆栈层数越多、技术难度越高,随之而来的投资金额压力也更为庞大。相较之下,随着单元储存数据位数的增加,储存成本效益提高幅度会出现下滑,从TLC改采QLC可降低成本约25%,而QLC可重复使用TLC现有设备,带来提高储存位密度提高及降低成本的吸引力,成为上游NAND原厂大举抢进的布局重点。

市场估计,2020年QLC NAND闪存产能供给年增率达1.5~1.6倍,2021年将延续增长1.2~1.3倍,虽然相较于主流的TLC NAND闪存供给比重仍低,但2021年QLC NAND闪存供给将超过MLC NAND闪存和SLC NAND闪存总和。

依照长江存储披露的进程来看,其两款128层产品来得正是时候。此前,长江存储市场与销售高级副总裁龚翊曾指出,长存128层QLC NAND闪存将率先应用于消费级SSD,并逐步进入企业级服务器、数据中心等领域,以满足未来5G、AI时代多元化数据存储需求。


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