2021年DRAM與NAND增長快,美光領跑研發與新技術
近日,美光在業界率先推出 1α DRAM 制程技術。值此機會,該公司舉辦了線上媒體溝通會,執行副總裁兼首席商務官Sumit Sadana 先生介紹了對DRAM、NAND的市場預測,以及美光的研發、資本支出、產品布局等。
本文引用地址:http://www.j9360.com/article/202102/422618.htm執行副總裁兼首席商務官Sumit Sadana
展望2021年,全球GDP增長約5%。而根據不同分析師的預測,半導體產業預計增長可達12%,整個半導體產業的產值將達5020億美元。其中,內存與存儲預計增長可達19%,增度遠超整體半導體產業。內存與存儲技術的產值將會達到1460億美元(注:這里的內存是指DRAM,存儲是指NAND,并沒有涉及SSD硬盤。)。在內存與存儲技術領域,DRAM比NAND增速更快。
展望下一個10年,半導體產業的增長將會比全球GDP的增長更快。而且在半導體產業中,內存與存儲技術相關的領域,即DRAM和NAND是增長最快的,實際上,內存與存儲在過去20年中也都是半導體產業增長最快的領域。
當前的產業趨勢帶給內存(DRAM)和存儲(NAND)很多新的機會。
首先云端的增長非常快。其次還有智慧邊緣,會有數十億的聯網設備。另外是工業物聯網和智慧汽車等。再有,全球正在部署5G基礎建設,也有越來越多的設備連接到5G,這是一個能持續多年的增長機會。
2 DRAM供不應求,NAND產能穩定
現在的經濟受到不同因素的影響,其中也包括此次新冠疫情的影響。這些影響的結果是很多科技的發展加速了。例如以前認為需要2~4年才能發展起來的技術,現在1年內就發生了。另外,電子商務在全球都有長足的進展,現在有越來越多的人需要購置筆記本電腦、顯示屏等,來讓他們可以在家工作、上學。
疫情伊始,來自汽車和智能手機行業的需求是下降的。但是到后來,這方面的需求也大幅度復蘇。現在看到汽車客戶、PC客戶、游戲機等對半導體有非常強勁的需求。
預計未來的需求會增長得非常快,可能會超過業界能夠供應的能力,因此影響了供需平衡。例如美光,在某些DRAM方面出現了緊缺的現象,一些運營受到了影響。例如在2021年的第一季度,已經看到某些DRAM產品的價格有所上漲。預計整個2021年,這種需求上升的趨勢會持續下去,所以供給緊俏的現象還會持續下去。
NAND的情況不太相同,目前市場上的供應還是充足的。不過NAND也會出現價格彈性,即市場會自行調節,可能NAND的產能也會有所調整。預計2021年整年下來,NAND的產能也會穩定下來。
3 美光資本支出的重點
美光近期公布了營收報告,財報數字遠超出此前給投資人參考的數字。美光對2021年的預期是,DRAM的增長會在15%以上,NAND的增長預計在30%左右。
美光預計2021年度資本支出90億美元,包括DRAM和NAND等。此外,一部分資本支出也會在有更多的晶圓廠、潔凈室方面。還有一部分的資本支出會用來擴充美光內部做封測的設施;除了自有的封測產能之外,其他部分會依靠合作商。
值得說明的是,美光十分重視研發方面的投入,即使產業比較低迷的時候,例如2019年、2020年,依然大力投資,而且還增加了在研發方面的投入。
4 美光領先的技術產品
正因為美光大幅提高了在研發方面的投資,所以如今才能取得業界領先的地位。不管NAND的技術或DRAM的技術,美光都有業界突破性的技術,也是最先將這些技術量產的公司。
例如1α的DRAM制程,176層的3D NAND。此外,美光的領先地位也展現在其他領域,例如GDDR6X顯卡內存,還有QLC(四層單元)產品。
在美光超過40年的歷史中,現在是史上首次,在DRAM和NAND技術上同時實現了領先,因為在先進制程的量產部分都走在業界前面。
1)DRAM
美光是業界在業界率先使用1z nm制程并實現量產的公司(2019年8月),又于2021年1月27日宣布使用1α制程技術的DRAM也正式開始量產,由美光在臺灣地區的DRAM工廠生產。
1α DRAM制程技術是目前全球最先進的制程節點技術,其應用非常廣泛,可以使用在美光不同的產品組合中。相比于前一代的制程技術1z nm,內存密度可以提升40%以上。在低功耗應用領域也有非常好的表現,非常適合用在智能手機的DRAM中。
美光有一個發展藍圖,從1α到1β、1γ、1δ,都處在不同的研發階段。
在技術方面,美光會持續開發低功耗產品。除此之外,美光也會使用高- k CMOS來提供產品。另外也將持續評估,也許在未來會使用到EUV(極紫外光)的機臺來生產產品。
不過目前,美光仍在采用多重曝光浸潤式光刻技術,且認為該技術非常成熟,不需要過早引進EUV機臺。
2)NAND
美光于2020年底宣布推出了176層的3D NAND,這是業界量產中最先進的NAND的制造技術。其裸片尺寸比同類最佳競品小30%,同時功耗比競爭對手低,能效卻比競爭對手高。如此先進的NAND制程技術可用于5G手機。
此外,NAND技術的價值一樣可以應用在SSD(固態硬盤)方面,不同的存儲設備都可以使用到:可以把它應用在筆記本電腦、客戶端設備或者平板電腦、服務器,或者其他云端使用的存儲設備等。當人們從云端去下載影片、視頻的時候,可以享受非常快的響應速度。而且這些一樣是低功耗、高能效的產品。
美光最新的176層3D NAND技術,結合了第二代的替換柵極、電荷捕獲以及CMOS 陣列下 (CMOS-under-array, CuA) 架構。而美光的某些競爭對手,連第一代的CuA架構還沒有做出來。
此外,美光的NAND也可以使用在QLC 的技術方面,即每個單元存儲4個bit數據。2020年第四季度有近半數的SSD客戶使用了這種最新的QLC技術。
3)產品組合
美光的產品組合非常豐富、廣泛。最新產品如下。
● 在運算架構中級別最高的內存是高帶寬的內存,主要用于AI和機器學習,這種高帶寬的內存簡稱HBM2E,美光已經量產。另一類型的內存是顯卡內存,主要與GPU聯用,例如和英偉達或AMD的產品聯用,2020年9月推出GDDR6X,系統帶寬實現 1 TB/秒。助力英偉達實現突破性的游戲速度(如下圖)。
● 美光核心的Flash產品,以及DDR4、DDR5(注:迄今為止最先進的 DRAM技術)的產品適合用在計算領域,另外還有低功耗的系列適合移動設備。Flash可以分成幾類,諸如TLC(每個單元存儲3 bit數據),QLC。另外有針對移動設備/智能手機的產品。此外,SSD可以服務于不同的計算領域,無論是消費類產品、客戶端產品,還是數據中心。
此外,美光還有安全技術——Authenta技術。美光也在這方面與生態系統里的伙伴一起合作。
另外,美光最近展示了世界上最快的SSD存儲設備,使用的是3D XPoint的技術,可以衍生出很多新應用,使今后內存與存儲兩者之間的界限越來越模糊。
美光認為未來的需求會增長的非常快,可能會超過業界能夠供應的能力。美光認為在2021年接下來幾個月,可能不只會有短缺的問題,而且隨著疫苗接種越來越廣泛,當經濟復蘇、增長較快的時候,可能需求增長的速度會超過供應能夠跟上的速度。
5 關注中國市場
中國本土企業也在大力發展國產存儲芯片,搶灘NAND市場。對于業界的發展,美光當然是密切關注。
美光認為,做好存儲器,不只是設計技術的發展,也需要去關注制程技術,以及是不是能夠大規模量產,量產的可靠性如何,是不是能夠符合客戶所期待和所要求的品質等。因為畢竟這些是量很大的產品,你需要有極大的規模,同時要能夠提供客戶所需要的品質。
美光正持續地與中國大陸的客戶密切合作,在不同領域有非常多的客戶,包括智能手機和服務器、PC、消費類的設備,還有工業以及汽車業的客戶等。例如2021年1月,美光攜手聯想、聯寶科技(聯想旗下最大的制造和研發機構)成立聯合實驗室。其特別之處在于:美光第一次同時與OEM(原廠)、ODM(委托設計)廠商合作。該合作伙伴關系會涵蓋到美光不同的產品組合,例如核心運算用的DRAM、低功耗DRAM、顯示內存DRAM,以及第四代的NVMe的SSD產品。
圖 美光DDR5
評論