閃存應用出現變數,廠(chǎng)商擴能滿(mǎn)足需求

2004年10月B版

在過(guò)去的一年里，由于DVD播放機、數碼相機、MP3播放機、數字有線(xiàn)機頂盒/衛星機頂盒、數字電視和可拍照手機等消費類(lèi)電子產(chǎn)品銷(xiāo)售一路看好，閃存成為半導體歷史上鮮見(jiàn)的熱銷(xiāo)產(chǎn)品。根據市場(chǎng)分析公司iSuppli的研究報告，如果將多芯片封裝產(chǎn)品(Multi-chip Package)計算在內，全球閃存產(chǎn)品銷(xiāo)售額2003年增長(cháng)47%，達到116億美元，而出貨量則從2002年的179億件提高到247億件，增長(cháng)38%。
在目前的閃存產(chǎn)品中，主要有NOR和NAND兩類(lèi)，目前NOR類(lèi)產(chǎn)品在市場(chǎng)中居于主導地位，由于技術(shù)的演變和用戶(hù)端產(chǎn)品的功能要求增加，這種現狀在今后幾年有望大翻盤(pán)。由于市場(chǎng)需求的巨大驅動(dòng)，傳統的閃存產(chǎn)品供應商陸續增大產(chǎn)能，不斷推出新品；而一些原本無(wú)此產(chǎn)品的廠(chǎng)商也紛紛涉足，使該產(chǎn)品領(lǐng)域競爭有增無(wú)減，甚至面臨新一輪產(chǎn)能過(guò)剩。

NOR和NAND此消彼長(cháng)：
兩年之后打成平手
2003年，NAND閃存占整體市場(chǎng)的35%左右，而包括多芯片封裝產(chǎn)品在內，NOR則占據了剩余的65%，其中多芯片封裝產(chǎn)品的份額占閃存整體市場(chǎng)的17%。NOR由于先入為主和較高的存儲密度，在多功能手機、機頂盒、DVD播放機和數碼相機等消費類(lèi)電子產(chǎn)品中得到廣泛應用。但相對NAND閃存而言，NOR也有一些致命的缺點(diǎn)，其中最大的是價(jià)位較高。在消費類(lèi)電子產(chǎn)品中成本因素是產(chǎn)品成功的關(guān)鍵。盡管現有的產(chǎn)品設計中仍在使用傳統的NOR閃存，但在技術(shù)和標準不斷演變的趨勢下，一旦需要對設計做根本性的更改，轉而使用NAND產(chǎn)品的比例將大幅度增加。
以手機為例，目前市場(chǎng)上第二代手機廣泛使用NOR閃存做為現場(chǎng)執行(Execute in Place)碼存儲器，而用SRAM或PSARM(Pseudo SRAM)作為緩沖或工作存儲。但隨著(zhù)2.5G和3G時(shí)代的來(lái)臨，可以明顯預見(jiàn)，未來(lái)的手機不僅是作為通話(huà)工具，而更多的是數據業(yè)務(wù)(見(jiàn)圖1)。

圖1 全球手機市場(chǎng)數據業(yè)務(wù)增長(cháng)態(tài)勢

圖2 全球閃存市場(chǎng)的需求變化

內嵌有MP3、照相機、PDA等功能的手機將主導未來(lái)3G市場(chǎng)，這些手機在設計中不僅僅是簡(jiǎn)單地增加功能，由于數據處理量的增大，需要從基帶處理器、應用處理器、顯示、接口、藍牙功能、照相甚至視頻模塊等一并考慮，所帶來(lái)的是設計的根本改變。同時(shí)，硅片含量的增加也促使此類(lèi)手機成本直線(xiàn)上升，但一般預計未來(lái)高端手機的價(jià)格上限是300美元左右，新的設計在選用閃寸產(chǎn)品時(shí)，自然會(huì )有一部分轉向NAND產(chǎn)品。
但在總體消費類(lèi)電子產(chǎn)品市場(chǎng)，成本無(wú)疑將是主導中低端產(chǎn)品的主要因素。NAND閃存由于其較低的價(jià)格和較高的單位成本存儲密度，在一些消費類(lèi)電子產(chǎn)品中得到廣泛應用是大勢所趨。iSuppli公司預計NOR閃存的份額將從2003年的65%降低到2004年的58%，相反，NAND閃存的份額將從2003年的35%增加到2004年的42%。到2007年，NAND將成為主導閃存市場(chǎng)的產(chǎn)品，在整體閃存247億美元的市場(chǎng)總量中占57%，而NOR閃存則退居43%。

最后的懸念：
手機選用NOR還是NAND
還是以手機為例，采用NAND閃存進(jìn)行設計的解決方案是NAND加SDRAM的方式，這種解決方案相對于NOR加SRAM或PSARM的方式自然具有成本方面的優(yōu)勢，即使在目前NAND閃存價(jià)格已經(jīng)大幅度上漲的情況下，仍然比NOR閃存低30%左右。除成本因素外，NAND第二個(gè)優(yōu)勢是NAND既可用于碼存儲，也可用于數據存儲，自然也可以使信息在兩種格式之間自由轉換。
但利用NAND的不利因素是，選用的芯片組必須能夠支持這樣一個(gè)存儲方式，另外在從NAND向SDRAM傳輸數據時(shí)會(huì )產(chǎn)生延遲，功耗也將增大，這些對于功耗捉襟見(jiàn)肘的高端手機自然是不愿看到的。有人認為，目前手機設計采用NAND閃存作為碼存儲器的另一個(gè)缺點(diǎn)是，產(chǎn)生誤碼和失效的幾率比較高。因此，手機制造商需要考慮產(chǎn)品的性能、合格率和可靠性等問(wèn)題，但要做到這點(diǎn)并非容易。這些在一定程度上也將制約NAND快速替代NOR。然而三星和東芝兩家公司認為，3G手機業(yè)務(wù)的開(kāi)展，將導致市場(chǎng)總體銷(xiāo)售轉向NAND。 但真正達到這樣的目標，仍需要在應用處理器、芯片組和操作系統等方面做相應的改進(jìn)。
業(yè)內人士認為，雖然NAND具有價(jià)格上的優(yōu)勢，但性能方面有局限性。由于手機市場(chǎng)用戶(hù)差異很大，在產(chǎn)品性能和價(jià)位之間有不同的側重點(diǎn)。面向高端市場(chǎng)的手機產(chǎn)品可能選擇NOR+SRAM/PSRAM更加合適，而對于低端市場(chǎng)的手機產(chǎn)品，更看重的是產(chǎn)品的價(jià)格，因此選用NAND+SDRAM可能優(yōu)勢更大。
由于手機必須采用NOR閃存做為啟動(dòng)存儲器，常用的手機設計方案要么采用NAND另加一小NOR閃存作為啟動(dòng)存儲器，要么采用單個(gè)大的NOR閃存，從目前的手機設計方案情況看，采用單個(gè)NOR閃存的情況更普遍。一些閃存供應商也在從另一途徑，避開(kāi)對于NOR的依賴(lài)。據了解，M-Systems公司正在同東芝和SanDisk公司合作，開(kāi)發(fā)無(wú)需NOR就能使系統啟動(dòng)的閃存產(chǎn)品。但目前在高端手機市場(chǎng)出現的一種趨勢是采用第一種設計方案，只不過(guò)采用的NOR閃存量更大而已。
Samsung Electronics推出了一款SGH-E100多功能手機，該手機被業(yè)內分析人士認為是一種很優(yōu)秀的設計，它采用128M的NOR閃存作為XIP碼存儲器，128M的NAND閃存作為數據存儲器，另有一個(gè)PSRAM作為工作存儲器(working memory)。這樣的手機設計雖然從表面上看對于NOR閃存和NAND閃存都是一個(gè)可以接受的方案，但手機作為NOR閃存一個(gè)最大的應用領(lǐng)域，在2003年接近65%的NOR閃存產(chǎn)品都是用在手機領(lǐng)域，對于NOR閃存供應商來(lái)說(shuō)自然有一點(diǎn)“城門(mén)失守”的味道。
Intel公司是手機閃存市場(chǎng)第一大供應商，對于NAND在手機市場(chǎng)的大舉進(jìn)軍不以為然。該公司堅持認為，對于主流產(chǎn)品，以及具有互聯(lián)網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)功能的高端手機，還是NOR占主導地位，NAND閃存在手機產(chǎn)品中的應用數量非常有限，如具有MP3功能的手機。另外針對NOR存儲密度的缺陷，Intel和AMD等其它NOR閃存供應商，同時(shí)在向每單元多數據位的架構轉變，目標是將NOR產(chǎn)品密度提高到NAND水平。

全球閃存市場(chǎng)：
一夜之間大洗牌
由于NOR和NAND兩種閃存產(chǎn)品的此消彼長(cháng)，2003年全球閃存市場(chǎng)的格局也呈現大幅度調整。根據iSuppli公司發(fā)布的2003年全球閃存市場(chǎng)供應商排名，Samsung Electronics 和Toshiba兩家主要關(guān)注NAND產(chǎn)品的公司成長(cháng)最快，市場(chǎng)份額分別為19.4%和16.4%，Fujitsu和AMD成立的合資公司FASL LLC公司市場(chǎng)份額有所下降，但基本維持不變。受影響最大的是Intel公司，2002年的第一大閃存供應商滑落到2003年的第四位，由于該公司的主要產(chǎn)品是NOR型閃存，顯示業(yè)界接受NAND的速度正在加快。但Intel公司在手機用閃存和MCP產(chǎn)品方面仍占據市場(chǎng)的主體，各自接近30%左右。
Samsung Electronics 和Toshiba兩家公司2003年成功的關(guān)鍵在于數碼相機、MP3和新型手機等對NAND閃存的巨大需求量，另外用于移動(dòng)存儲的USB硬盤(pán)也是NAND閃存應用的一大領(lǐng)域。但并非只有NAND閃存從快速發(fā)展的消費類(lèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域獲益，NOR閃存在DVD播放機、機頂盒以及其他一些消費類(lèi)電子產(chǎn)品中的應用也在持續增長(cháng)。

2004年觀(guān)象：
總體看好，價(jià)格穩定
消費類(lèi)電子產(chǎn)品已經(jīng)崛起成為拉動(dòng)半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最主要動(dòng)力之一，在未來(lái)一年中閃存市場(chǎng)自然會(huì )因此受益。 iSuppli公司預計今年閃存市場(chǎng)NOR和NAND產(chǎn)品的增長(cháng)幅度分別為18%和70%，但并非所有的閃存供應商都是一路順風(fēng)。由于各家廠(chǎng)商在過(guò)去半年中紛紛擴大產(chǎn)能，不斷推出新品，競爭的激烈程度可見(jiàn)一斑，價(jià)格上漲的趨勢也將趨于平緩，甚至出現某種程度的回落。
32M及其以下的NOR產(chǎn)品供貨依然比較緊張，價(jià)格比較穩定。但在進(jìn)入第二季度后或許出現供求關(guān)系的轉變，供貨將比較充足，價(jià)格有望回落。首先是NOR產(chǎn)品目前還缺少一個(gè)影響很大的應用領(lǐng)域，雖然手機是傳統的NOR應用大戶(hù)，但市場(chǎng)份額在不斷被NAND蠶食。另外自從2003年底到現在，有許多新開(kāi)工的生產(chǎn)線(xiàn)，這些新擴充的產(chǎn)能可望在第二季度開(kāi)始發(fā)揮效力。影響未來(lái)NOR產(chǎn)品市場(chǎng)的另一個(gè)因素在于，在過(guò)去的半年左右時(shí)間里，由于供貨緊張，許多制造商采取了人為加大訂單數量的策略，可能影響未來(lái)的需求關(guān)系。
與NOR產(chǎn)品相比，NAND閃存的供貨可能更加緊張，有些產(chǎn)品不得不實(shí)行“配給制”，去年以來(lái)，由于USB硬盤(pán)和MP3等產(chǎn)品需求旺盛，使NAND閃存供不應求。但2003年以來(lái)所看到的價(jià)格大幅度上升趨勢已經(jīng)趨緩，這多半也是由于一些傳統廠(chǎng)商的產(chǎn)能擴充和新手進(jìn)入所致。價(jià)格上升變緩的原因也在于第一季度是傳統的消費類(lèi)電子產(chǎn)品銷(xiāo)售淡季，市場(chǎng)需求的變化可能使市場(chǎng)中NAND產(chǎn)品供貨緊張的狀況得以緩解。但也有分析人士認為，由于今年第一季度與前兩年有所不同，市場(chǎng)對USB硬盤(pán)和MP3等產(chǎn)品的需求比往年增長(cháng)很多，STMicroelectronics和Hynix的閃存產(chǎn)品第一季度不可能面市，最早可能要等到第二季度，因此，今年整個(gè)上半年可能都需要對NAND產(chǎn)品實(shí)行“配給制”。

遠期市場(chǎng)：
產(chǎn)能擴充，競爭激烈
Intel公司最近宣布了該公司聲稱(chēng)的全球第一條90nm 閃存生產(chǎn)線(xiàn)，采用該先進(jìn)工藝的NOR生產(chǎn)線(xiàn)在4月開(kāi)始供應樣品，在第三季度達到量產(chǎn)。業(yè)內人士預計，在Intel公司雄心勃勃的計劃下，該公司的NOR閃存產(chǎn)能可以在2006年時(shí)擴大10倍，對于市場(chǎng)的影響很大。Intel公司新推出的產(chǎn)品是64M的每單元單數位(Single-bit-per-cell)閃存，而基于多級單元(Multi-level cell)的產(chǎn)品將在今年晚些時(shí)候推出。產(chǎn)品可以是256M、512M的分立形式，也可以是片疊式(die-stacked)，在8