存儲(chǔ)器思謀發(fā)展

　　熱NAND將遇“post”?

　　“2011 is likely to be the year of the NAND.”2011年或是NAND年，這么熱的產(chǎn)品將遭遇“post NAND”? 變革是必然的， 答復(fù)是肯定的。NAND告別了勁增38%“最偉大”的2010年，在智能手機(jī)和平板電腦兩大紅火產(chǎn)品的拉抬下，2011年仍將保持兩位數(shù)增長(zhǎng)，市場(chǎng)調(diào)研公司iSuppli最近報(bào)告指出，今年NAND將續(xù)增18%，達(dá)220億美元，從bit使用量講，更將竄升72%，達(dá)到193億GB。但到2011年末，由于過(guò)度樂(lè)觀而將帶來(lái)供過(guò)于求和價(jià)格走低，使2012年的增長(zhǎng)率由正轉(zhuǎn)負(fù)，等到2013年才可望反彈，再增11%，2014年又將是停滯的平淡之年(圖2)。

　　市場(chǎng)調(diào)研公司Gartner展望，2014年NAND存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的需求，將從現(xiàn)在的10E(E=1018)B增長(zhǎng)到100EB，其中包括智能手機(jī)在內(nèi)的手機(jī)約占33%，平板電腦約18%，兩者合計(jì)過(guò)半，達(dá)51%。又據(jù)市場(chǎng)調(diào)研公司DMeXchange日前報(bào)告顯示，2011年世界NAND的出貨量如果換算成每個(gè)16 GB計(jì)算的話，合共93.3億個(gè)，比上年勁增78%。該公司稱，生產(chǎn)工藝技術(shù)將迅速發(fā)展，2010年以4Xnm和3Xnm為主，2011年即將轉(zhuǎn)向3Xnm和2Xnm工藝。

　　由于平板電腦特別是蘋果公司的iPad對(duì)消費(fèi)者極具誘惑力，消量大增，牽引NAND順勢(shì)上揚(yáng)，被稱為“蘋果效應(yīng)”。iSuppli公司預(yù)測(cè)，2011年平板電腦用NAND的存儲(chǔ)容量將陡增到23億GB，比上年爆增382%，如按每個(gè)1GB容量計(jì)算，那出貨量更將有近5倍之增，超過(guò)20億TB。且未來(lái)幾年不見(jiàn)消沉之勢(shì)，預(yù)計(jì)到2014年將連年增長(zhǎng)到123億GB(圖3)。平板電腦用NAND在全部NAND供貨量中的比重，2011年將從上年的4.3%提升到11.8%，2014將進(jìn)一步擴(kuò)大到16%。

　　Post NAND 發(fā)跡

　　最近幾年，半導(dǎo)體業(yè)中NAND工藝的微細(xì)化是發(fā)展最快的，大約是每1年3個(gè)月～l年半間前進(jìn)一代，使相同面積上的存儲(chǔ)容量翻番。當(dāng)下最先進(jìn)的NAND是用25nm工藝制造的64GB產(chǎn)品。但是，這種強(qiáng)勁發(fā)展在3～4年內(nèi)或?qū)⑴霰?，預(yù)計(jì)2011年將跨進(jìn)20nm代，2012年16～17nm代，2013年進(jìn)入15nm代，業(yè)界認(rèn)為，15nm可能是微細(xì)化的極限，到了NAND王朝陷落之時(shí)。

　　怎么辦?業(yè)界提出了兩條道路：一是沿襲NAND的工作原理，變更它的單元結(jié)構(gòu);二是引進(jìn)全新的工作原理，例如釆用阻抗變化材料的ReRAM(Resistive RAM――電阻M)等，3D結(jié)構(gòu)則是兩者的共同發(fā)展方向。

　　原先的制造微細(xì)化都是在平面上縮小尺寸，以增加單位面積的存儲(chǔ)容量，而今改為在硅基板上釆取存儲(chǔ)單元垂直立體堆疊方式，如果堆疊4個(gè)單元，面積縮小到1/4，效果十分顯著，容量增大，成本縮減。這項(xiàng)研發(fā)始自本世紀(jì)之交，至今若干廠商已然計(jì)劃產(chǎn)品化，走在最前面幾家的目標(biāo)，是于2014年左右釆用17nm工藝，2bit/單元，4單元堆積方式，量產(chǎn)1T(1012)B的3D NAND，承接15nm以下的256GB平面NAND，使產(chǎn)品容量一舉擴(kuò)大4倍。

　　除了3D結(jié)構(gòu)NAND以外，新的非揮發(fā)存儲(chǔ)器的開(kāi)發(fā)也在加速，它們變革了工作原理，提高了性能，主要產(chǎn)品有ReRAM、PRAM(Phase RAM――相變RAM)和MRAM(Magnetic RAM――磁性RAM)3類。業(yè)界估計(jì)，2014年1TB的ReRAM有可能量產(chǎn)化，早已量產(chǎn)的MB級(jí)PRAM和MRAM也勢(shì)必要走大容量化的道路，上述幾類產(chǎn)品的特性約如表2所示。

　　展望NAND市場(chǎng)發(fā)展，今后將有兩個(gè)階段：第一階段(2011～2015年)，以智能手機(jī)、平板電腦以及配置SSD的PC終端需求均可望繼續(xù)擴(kuò)大;第二階段(2015年～ )，由從事云計(jì)算的服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心等各類基礎(chǔ)設(shè)施牽引需求。