閃存應(yīng)用出現(xiàn)變數(shù),廠商擴(kuò)能滿足需求

2004年10月B版

在過去的一年里，由于DVD播放機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、MP3播放機(jī)、數(shù)字有線機(jī)頂盒/衛(wèi)星機(jī)頂盒、數(shù)字電視和可拍照手機(jī)等消費(fèi)類電子產(chǎn)品銷售一路看好，閃存成為半導(dǎo)體歷史上鮮見的熱銷產(chǎn)品。根據(jù)市場分析公司iSuppli的研究報(bào)告，如果將多芯片封裝產(chǎn)品(Multi-chip Package)計(jì)算在內(nèi)，全球閃存產(chǎn)品銷售額2003年增長47%，達(dá)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(chǎn)品中，主要有NOR和NAND兩類，目前NOR類產(chǎn)品在市場中居于主導(dǎo)地位，由于技術(shù)的演變和用戶端產(chǎn)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(qū)動(dòng)，傳統(tǒng)的閃存產(chǎn)品供應(yīng)商陸續(xù)增大產(chǎn)能，不斷推出新品；而一些原本無此產(chǎn)品的廠商也紛紛涉足，使該產(chǎn)品領(lǐng)域競爭有增無減，甚至面臨新一輪產(chǎn)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(chǎn)品在內(nèi)，NOR則占據(jù)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的17%。NOR由于先入為主和較高的存儲(chǔ)密度，在多功能手機(jī)、機(jī)頂盒、DVD播放機(jī)和數(shù)碼相機(jī)等消費(fèi)類電子產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)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(fèi)類電子產(chǎn)品中成本因素是產(chǎn)品成功的關(guān)鍵。盡管現(xiàn)有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中仍在使用傳統(tǒng)的NOR閃存，但在技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)不斷演變的趨勢下，一旦需要對設(shè)計(jì)做根本性的更改，轉(zhuǎn)而使用NAND產(chǎn)品的比例將大幅度增加。
以手機(jī)為例，目前市場上第二代手機(jī)廣泛使用NOR閃存做為現(xiàn)場執(zhí)行(Execute in Place)碼存儲(chǔ)器，而用SRAM或PSARM(Pseudo SRAM)作為緩沖或工作存儲(chǔ)。但隨著2.5G和3G時(shí)代的來臨，可以明顯預(yù)見，未來的手機(jī)不僅是作為通話工具，而更多的是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(見圖1)。

圖1 全球手機(jī)市場數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增長態(tài)勢

圖2 全球閃存市場的需求變化

內(nèi)嵌有MP3、照相機(jī)、PDA等功能的手機(jī)將主導(dǎo)未來3G市場，這些手機(jī)在設(shè)計(jì)中不僅僅是簡單地增加功能，由于數(shù)據(jù)處理量的增大，需要從基帶處理器、應(yīng)用處理器、顯示、接口、藍(lán)牙功能、照相甚至視頻模塊等一并考慮，所帶來的是設(shè)計(jì)的根本改變。同時(shí)，硅片含量的增加也促使此類手機(jī)成本直線上升，但一般預(yù)計(jì)未來高端手機(jī)的價(jià)格上限是300美元左右，新的設(shè)計(jì)在選用閃寸產(chǎn)品時(shí)，自然會(huì)有一部分轉(zhuǎn)向NAND產(chǎn)品。
但在總體消費(fèi)類電子產(chǎn)品市場，成本無疑將是主導(dǎo)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(chǔ)密度，在一些消費(fèi)類電子產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用是大勢所趨。iSuppli公司預(yù)計(jì)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(dǎo)閃存市場的產(chǎn)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(jī)選用NOR還是NAND
還是以手機(jī)為例，采用NAND閃存進(jìn)行設(shè)計(jì)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(chǔ)，也可用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，自然也可以使信息在兩種格式之間自由轉(zhuǎn)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(chǔ)方式，另外在從NAND向SDRAM傳輸數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)產(chǎn)生延遲，功耗也將增大，這些對于功耗捉襟見肘的高端手機(jī)自然是不愿看到的。有人認(rèn)為，目前手機(jī)設(shè)計(jì)采用NAND閃存作為碼存儲(chǔ)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(jī)制造商需要考慮產(chǎn)品的性能、合格率和可靠性等問題，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(rèn)為，3G手機(jī)業(yè)務(wù)的開展，將導(dǎo)致市場總體銷售轉(zhuǎn)向NAND。 但真正達(dá)到這樣的目標(biāo)，仍需要在應(yīng)用處理器、芯片組和操作系統(tǒng)等方面做相應(yīng)的改進(jìn)。
業(yè)內(nèi)人士認(rèn)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(jī)市場用戶差異很大，在產(chǎn)品性能和價(jià)位之間有不同的側(cè)重點(diǎn)。面向高端市場的手機(jī)產(chǎn)品可能選擇NOR+SRAM/PSRAM更加合適，而對于低端市場的手機(jī)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(jī)必須采用NOR閃存做為啟動(dòng)存儲(chǔ)器，常用的手機(jī)設(shè)計(jì)方案要么采用NAND另加一小NOR閃存作為啟動(dòng)存儲(chǔ)器，要么采用單個(gè)大的NOR閃存，從目前的手機(jī)設(shè)計(jì)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(yīng)商也在從另一途徑，避開對于NOR的依賴。據(jù)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(dòng)的閃存產(chǎn)品。但目前在高端手機(jī)市場出現(xiàn)的一種趨勢是采用第一種設(shè)計(jì)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(jī)，該手機(jī)被業(yè)內(nèi)分析人士認(rèn)為是一種很優(yōu)秀的設(shè)計(jì)，它采用128M的NOR閃存作為XIP碼存儲(chǔ)器，128M的NAND閃存作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，另有一個(gè)PSRAM作為工作存儲(chǔ)器(working memory)。這樣的手機(jī)設(shè)計(jì)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(jī)作為NOR閃存一個(gè)最大的應(yīng)用領(lǐng)域，在2003年接近65%的NOR閃存產(chǎn)品都是用在手機(jī)領(lǐng)域，對于NOR閃存供應(yīng)商來說自然有一點(diǎn)“城門失守”的味道。
Intel公司是手機(jī)閃存市場第一大供應(yīng)商，對于NAND在手機(jī)市場的大舉進(jìn)軍不以為然。該公司堅(jiān)持認(rèn)為，對于主流產(chǎn)品，以及具有互聯(lián)網(wǎng)訪問功能的高端手機(jī)，還是NOR占主導(dǎo)地位，NAND閃存在手機(jī)產(chǎn)品中的應(yīng)用數(shù)量非常有限，如具有MP3功能的手機(jī)。另外針對NOR存儲(chǔ)密度的缺陷，Intel和AMD等其它NOR閃存供應(yīng)商，同時(shí)在向每單元多數(shù)據(jù)位的架構(gòu)轉(zhuǎn)變，目標(biāo)是將NOR產(chǎn)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(chǎn)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(diào)整。根據(jù)iSuppli公司發(fā)布的2003年全球閃存市場供應(yīng)商排名，Samsung Electronics 和Toshiba兩家主要關(guān)注NAND產(chǎn)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(yīng)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I(xiàn)ntel公司在手機(jī)用閃存和MCP產(chǎn)品方面仍占據(jù)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(guān)鍵在于數(shù)碼相機(jī)、MP3和新型手機(jī)等對NAND閃存的巨大需求量，另外用于移動(dòng)存儲(chǔ)的USB硬盤也是NAND閃存應(yīng)用的一大領(lǐng)域。但并非只有NAND閃存從快速發(fā)展的消費(fèi)類電子產(chǎn)品領(lǐng)域獲益，NOR閃存在DVD播放機(jī)、機(jī)頂盒以及其他一些消費(fèi)類電子產(chǎn)品中的應(yīng)用也在持續(xù)增長。

2004年觀象：
總體看好，價(jià)格穩(wěn)定
消費(fèi)類電子產(chǎn)品已經(jīng)崛起成為拉動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最主要?jiǎng)恿χ?，在未來一年中閃存市場自然會(huì)因此受益。 iSuppli公司預(yù)計(jì)今年閃存市場NOR和NAND產(chǎn)品的增長幅度分別為18%和70%，但并非所有的閃存供應(yīng)商都是一路順風(fēng)。由于各家廠商在過去半年中紛紛擴(kuò)大產(chǎn)能，不斷推出新品，競爭的激烈程度可見一斑，價(jià)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(chǎn)品供貨依然比較緊張，價(jià)格比較穩(wěn)定。但在進(jìn)入第二季度后或許出現(xiàn)供求關(guān)系的轉(zhuǎn)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(yīng)用領(lǐng)域，雖然手機(jī)是傳統(tǒng)的NOR應(yīng)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(chǎn)線，這些新擴(kuò)充的產(chǎn)能可望在第二季度開始發(fā)揮效力。影響未來NOR產(chǎn)品市場的另一個(gè)因素在于，在過去的半年左右時(shí)間里，由于供貨緊張，許多制造商采取了人為加大訂單數(shù)量的策略，可能影響未來的需求關(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，由于USB硬盤和MP3等產(chǎn)品需求旺盛，使NAND閃存供不應(yīng)求。但2003年以來所看到的價(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(tǒng)廠商的產(chǎn)能擴(kuò)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(tǒng)的消費(fèi)類電子產(chǎn)品銷售淡季，市場需求的變化可能使市場中NAND產(chǎn)品供貨緊張的狀況得以緩解。但也有分析人士認(rèn)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(chǎn)品的需求比往年增長很多，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(yuǎn)期市場：
產(chǎn)能擴(kuò)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(chǎn)線，采用該先進(jìn)工藝的NOR生產(chǎn)線在4月開始供應(yīng)樣品，在第三季度達(dá)到量產(chǎn)。業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì)，在Intel公司雄心勃勃的計(jì)劃下，該公司的NOR閃存產(chǎn)能可以在2006年時(shí)擴(kuò)大10倍，對于市場的影響很大。Intel公司新推出的產(chǎn)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(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