閃存應用出現(xiàn)變數(shù),廠商擴能滿足需求

2004年10月B版

在過去的一年里，由于DVD播放機、數(shù)碼相機、MP3播放機、數(shù)字有線機頂盒/衛(wèi)星機頂盒、數(shù)字電視和可拍照手機等消費類電子產品銷售一路看好，閃存成為半導體歷史上鮮見的熱銷產品。根據市場分析公司iSuppli的研究報告，如果將多芯片封裝產品(Multi-chip Package)計算在內，全球閃存產品銷售額2003年增長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38%。
在目前的閃存產品中，主要有NOR和NAND兩類，目前NOR類產品在市場中居于主導地位，由于技術的演變和用戶端產品的功能要求增加，這種現(xiàn)狀在今后幾年有望大翻盤。由于市場需求的巨大驅動，傳統(tǒng)的閃存產品供應商陸續(xù)增大產能，不斷推出新品；而一些原本無此產品的廠商也紛紛涉足，使該產品領域競爭有增無減，甚至面臨新一輪產能過剩。

NOR和NAND此消彼長：
兩年之后打成平手
2003年，NAND閃存占整體市場的35%左右，而包括多芯片封裝產品在內，NOR則占據了剩余的65%，其中多芯片封裝產品的份額占閃存整體市場的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(shù)碼相機等消費類電子產品中得到廣泛應用。但相對NAND閃存而言，NOR也有一些致命的缺點，其中最大的是價位較高。在消費類電子產品中成本因素是產品成功的關鍵。盡管現(xiàn)有的產品設計中仍在使用傳統(tǒng)的NOR閃存，但在技術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產品的比例將大幅度增加。
以手機為例，目前市場上第二代手機廣泛使用NOR閃存做為現(xiàn)場執(zhí)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2.5G和3G時代的來臨，可以明顯預見，未來的手機不僅是作為通話工具，而更多的是數(shù)據業(yè)務(見圖1)。

圖1 全球手機市場數(shù)據業(yè)務增長態(tài)勢

圖2 全球閃存市場的需求變化

內嵌有MP3、照相機、PDA等功能的手機將主導未來3G市場，這些手機在設計中不僅僅是簡單地增加功能，由于數(shù)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，所帶來的是設計的根本改變。同時，硅片含量的增加也促使此類手機成本直線上升，但一般預計未來高端手機的價格上限是300美元左右，新的設計在選用閃寸產品時，自然會有一部分轉向NAND產品。
但在總體消費類電子產品市場，成本無疑將是主導中低端產品的主要因素。NAND閃存由于其較低的價格和較高的單位成本存儲密度，在一些消費類電子產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的產品，在整體閃存247億美元的市場總量中占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閃存價格已經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第二個優(yōu)勢是NAND既可用于碼存儲，也可用于數(shù)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存儲方式，另外在從NAND向SDRAM傳輸數(shù)據時會產生延遲，功耗也將增大，這些對于功耗捉襟見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缺點是，產生誤碼和失效的幾率比較高。因此，手機制造商需要考慮產品的性能、合格率和可靠性等問題，但要做到這點并非容易。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)務的開展，將導致市場總體銷售轉向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(tǒng)等方面做相應的改進。
業(yè)內人士認為，雖然NAND具有價格上的優(yōu)勢，但性能方面有局限性。由于手機市場用戶差異很大，在產品性能和價位之間有不同的側重點。面向高端市場的手機產品可能選擇NOR+SRAM/PSRAM更加合適，而對于低端市場的手機產品，更看重的是產品的價格，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閃存作為啟動存儲器，要么采用單個大的NOR閃存，從目前的手機設計方案情況看，采用單個NOR閃存的情況更普遍。一些閃存供應商也在從另一途徑，避開對于NOR的依賴。據了解，M-Systems公司正在同東芝和SanDisk公司合作，開發(fā)無需NOR就能使系統(tǒng)啟動的閃存產品。但目前在高端手機市場出現(xiàn)的一種趨勢是采用第一種設計方案，只不過采用的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(shù)據存儲器，另有一個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閃存都是一個可以接受的方案，但手機作為NOR閃存一個最大的應用領域，在2003年接近65%的NOR閃存產品都是用在手機領域，對于NOR閃存供應商來說自然有一點“城門失守”的味道。
Intel公司是手機閃存市場第一大供應商，對于NAND在手機市場的大舉進軍不以為然。該公司堅持認為，對于主流產品，以及具有互聯(lián)網訪問功能的高端手機，還是NOR占主導地位，NAND閃存在手機產品中的應用數(shù)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，同時在向每單元多數(shù)據位的架構轉變，目標是將NOR產品密度提高到NAND水平。

全球閃存市場：
一夜之間大洗牌
由于NOR和NAND兩種閃存產品的此消彼長，2003年全球閃存市場的格局也呈現(xiàn)大幅度調整。根據iSuppli公司發(fā)布的2003年全球閃存市場供應商排名，Samsung Electronics 和Toshiba兩家主要關注NAND產品的公司成長最快，市場份額分別為19.4%和16.4%，F(xiàn)ujitsu和AMD成立的合資公司FASL LLC公司市場份額有所下降，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產品方面仍占據市場的主體，各自接近30%左右。
Samsung Electronics 和Toshiba兩家公司2003年成功的關鍵在于數(shù)碼相機、MP3和新型手機等對NAND閃存的巨大需求量，另外用于移動存儲的USB硬盤也是NAND閃存應用的一大領域。但并非只有NAND閃存從快速發(fā)展的消費類電子產品領域獲益，NOR閃存在DVD播放機、機頂盒以及其他一些消費類電子產品中的應用也在持續(xù)增長。

2004年觀象：
總體看好，價格穩(wěn)定
消費類電子產品已經崛起成為拉動半導體產業(yè)發(fā)展的最主要動力之一，在未來一年中閃存市場自然會因此受益。 iSuppli公司預計今年閃存市場NOR和NAND產品的增長幅度分別為18%和70%，但并非所有的閃存供應商都是一路順風。由于各家廠商在過去半年中紛紛擴大產能，不斷推出新品，競爭的激烈程度可見一斑，價格上漲的趨勢也將趨于平緩，甚至出現(xiàn)某種程度的回落。
32M及其以下的NOR產品供貨依然比較緊張，價格比較穩(wěn)定。但在進入第二季度后或許出現(xiàn)供求關系的轉變，供貨將比較充足，價格有望回落。首先是NOR產品目前還缺少一個影響很大的應用領域，雖然手機是傳統(tǒng)的NOR應用大戶，但市場份額在不斷被NAND蠶食。另外自從2003年底到現(xiàn)在，有許多新開工的生產線，這些新擴充的產能可望在第二季度開始發(fā)揮效力。影響未來NOR產品市場的另一個因素在于，在過去的半年左右時間里，由于供貨緊張，許多制造商采取了人為加大訂單數(shù)量的策略，可能影響未來的需求關系。
與NOR產品相比，NAND閃存的供貨可能更加緊張，有些產品不得不實行“配給制”，去年以來，由于USB硬盤和MP3等產品需求旺盛，使NAND閃存供不應求。但2003年以來所看到的價格大幅度上升趨勢已經趨緩，這多半也是由于一些傳統(tǒng)廠商的產能擴充和新手進入所致。價格上升變緩的原因也在于第一季度是傳統(tǒng)的消費類電子產品銷售淡季，市場需求的變化可能使市場中NAND產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，市場對USB硬盤和MP3等產品的需求比往年增長很多，STMicroelectronics和Hynix的閃存產品第一季度不可能面市，最早可能要等到第二季度，因此，今年整個上半年可能都需要對NAND產品實行“配給制”。

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