廠商爭相投資,3D NAND Flash前景不妙?據(jù)傳三星電子平澤廠(Pyeongtaek)將提前投產(chǎn),SK海力士(SK Hynix)、東芝(Toshiba)、美光(Micron)產(chǎn)能也將于明年下半全面開出,屆時3D NAND可能會從供不應(yīng)求、呈現(xiàn)供給過剩的狀況。
BusinessKorea 6日報道,NAND需求爆發(fā),據(jù)悉三星電子決定平澤廠完工時間提前三個月,改在明年三、四月開始生產(chǎn)第四代64層3D NAND。三星平澤廠完工,加上原本的華城(Hwaseong)廠,屆時三星3D NAND產(chǎn)能將從當前水準提高兩倍、至32萬片。
SK海力士也準備生產(chǎn)3D NAND,仁川廠M14線無塵室正在裝設(shè)儀器,估計第二代36層3D NAND可在今年第二季出貨、第三季量產(chǎn)。第四季將加碼投資第三代48層3D NAND,估計未來3D NAND將占SK海力士產(chǎn)出的一半。
與此同時,大陸廠商武漢新芯也打算砸下巨資打造新廠,該公司與美商Spansion共同研發(fā)3D NAND。日廠東芝則與Western Digital(西部數(shù)據(jù))攜手,準備量產(chǎn)3D NAND。
韓媒etnews 4日報道,業(yè)界消息稱,NAND Flash價格一路向上,三星決定平澤廠將提前三個月投產(chǎn)。目前平澤廠的建筑工事進入尾聲,正修筑工廠外墻,預(yù)料12月完工,緊接著要開始設(shè)備投資,購買無塵室設(shè)施和晶圓生產(chǎn)儀器等。
多名設(shè)備業(yè)人士表示,三星若想在2017年初裝設(shè)備儀器,現(xiàn)在就得下單,據(jù)稱三星不久后就會開始發(fā)出訂單。外界預(yù)料,平澤廠將名為18代線,明年第二季季初或季中開始營運,負責(zé)生產(chǎn)第四代64層3D NAND Flash。第一階段每月產(chǎn)量為4~5萬片12寸晶圓,約為18代線總產(chǎn)量的1/4(總產(chǎn)量為20萬片)。估計第一階段投資金額為27.2~31.7億美元(181.4億~211.4億人民幣)。
韓國媒體朝鮮日報日文版報道,三星8月11日宣布,第4代V-NAND Flash(3D NAND)產(chǎn)品將在2016年Q4(10-12月)開賣,該款產(chǎn)品將采64層堆疊。三星指出,借由采用64層堆疊技術(shù),每片晶圓的儲存容量可較現(xiàn)行技術(shù)提高30%、能有效改善成本競爭力。
三星為全球第一家量產(chǎn)3D NAND的廠商,于2013年研發(fā)出堆疊24層的3D NAND之后,就逐步將技術(shù)升級至32層、48層,此次則進一步提升至64層。
東芝7月27日發(fā)布新聞稿宣布,已研發(fā)出堆疊64層的3D NAND制程技術(shù),并自當日起領(lǐng)先全球同業(yè)開始進行樣品出貨,且預(yù)計將透過甫于7月完工的四日市工廠“新第2廠房”進行生產(chǎn)。
四大豪門現(xiàn)狀
在主要的NAND廠商中,三星最早量產(chǎn)了3D NAND,其他幾家公司在3D NAND閃存量產(chǎn)上要落后三星至少2年時間,Intel、美光去年才推出3D NAND閃存,Intel本月初才發(fā)布了首款3D NAND閃存的SSD,不過主要是面向企業(yè)級市場的。
這四大豪門的3D NAND閃存所用的技術(shù)不同,堆棧的層數(shù)也不一樣,而Intel在常規(guī)3D NAND閃存之外還開發(fā)了新型的3D XPoint閃存,它跟目前的3D閃存有很大不同,屬于殺手锏級產(chǎn)品,值得關(guān)注。
四大NAND豪門的3D NAND閃存規(guī)格及特色
上述3D NAND閃存中,由于廠商不一定公布很多技術(shù)細節(jié),特別是很少提及具體的制程工藝,除了三星之外其他廠商的3D NAND閃存現(xiàn)在才開始推向市場,代表性產(chǎn)品也不足。
?。ㄒ唬┤牵鹤钤缌慨a(chǎn)的V-NAND閃存
三星是NAND閃存市場最強大的廠商,在3D NAND閃存上也是一路領(lǐng)先,他們最早在2013年就開始量產(chǎn)3D NAND閃存了。在3D NAND路線上,三星也研究過多種方案,最終量產(chǎn)的是VG垂直柵極結(jié)構(gòu)的V-NAND閃存,目前已經(jīng)發(fā)展了三代V-NAND技術(shù),堆棧層數(shù)從之前的24層提高到了48層,TLC類型的3D NAND核心容量可達到256Gb容量,在自家的840、850及950系列SSD上都有使用。
值得一提的是,三星在3D NAND閃存上領(lǐng)先不光是技術(shù)、資金的優(yōu)勢,他們首先選擇了CTF電荷擷取閃存(charge trap flash,簡稱CTF)路線,相比傳統(tǒng)的FG(Floating Gate,浮柵極)技術(shù)難度要小一些,這多少也幫助三星占了時間優(yōu)勢。
有關(guān)V-NAND閃存的詳細技術(shù)介紹可以參考之前的文章:NAND新時代起點,三星V-NAND技術(shù)詳解
(二)東芝/閃迪:獨辟蹊徑的BiCS技術(shù)
東芝是閃存技術(shù)的發(fā)明人,雖然現(xiàn)在的份額和產(chǎn)能被三星超越,不過東芝在NAND及技術(shù)領(lǐng)域依然非常強大,很早就投入3D NAND研發(fā)了,2007年他們獨辟蹊徑推出了BiCS技術(shù)的3D NAND——之前我們也提到了,2D NAND閃存簡單堆棧是可以作出3D NAND閃存的,但制造工藝復(fù)雜,要求很高,而東芝的BiCS閃存是Bit Cost Scaling,強調(diào)的就是隨NAND規(guī)模而降低成本,號稱在所有3D NAND閃存中BiCS技術(shù)的閃存核心面積最低,也意味著成本更低。
東芝和閃迪是戰(zhàn)略合作伙伴,雙方在NAND領(lǐng)域是共享技術(shù)的,他們的BiCS閃存去年開始量產(chǎn),目前的堆棧層數(shù)是48層,MLC類型的核心容量128Gb,TLC類型的容量可達256Gb,預(yù)計會在日本四日市的Fab 2工廠規(guī)模量產(chǎn),2016年可以大量出貨了。
?。ㄈ㏒K Hynix:悶聲發(fā)財?shù)?D NAND
在這幾家NAND廠商中,SK Hynix的3D NAND最為低調(diào),相關(guān)報道很少,以致于找不到多少SK Hynix的3D NAND閃存資料,不過從官網(wǎng)公布的信息來看,SK Hynix的3D NAND閃存已經(jīng)發(fā)展了3代了,2014年Q4推出的第一代,2015年Q3季度推出的第二代,去年Q4推出的則是第三代3D NAND閃存,只不過前面三代產(chǎn)品主要面向eMCC 5.0/5.1、UFS 2.0等移動市場,今年推出的第四代3D NAND閃存則會針對UFS 2.1、SATA及PCI-E產(chǎn)品市場。
SK Hynix的3D NAND閃存堆棧層數(shù)從36層起步,不過真正量產(chǎn)的是48層堆棧的3D NAND閃存,MLC類型的容量128Gb,TLC類型的也可以做到256Gb容量。
?。ㄋ模㊣ntel/美光:容量最高的3D NAND閃存
這幾家廠商中,Intel、美光的3D NAND閃存來的最晚,去年才算正式亮相,不過好菜不怕晚,雖然進度上落后了點,但IMFT的3D NAND有很多獨特之處,首先是他們的3D NAND第一款采用FG浮柵極技術(shù)量產(chǎn)的,所以在成本及容量上更有優(yōu)勢,其MLC類型閃存核心容量就有256Gb,而TLC閃存則可以做到384Gb,是目前TLC類型3D NAND閃存中容量最大的。
384Gb容量還不終點,今年的ISSCC大會上美光還公布了容量高達768Gb的3D NAND閃存論文,雖然短時間可能不會量產(chǎn),但已經(jīng)給人帶來了希望。
國產(chǎn)廠商布局
?。ㄒ唬?、武漢新芯
1. 產(chǎn)能狀況
武漢新芯為專業(yè)Foundry廠商,主要生產(chǎn)NOR Flash和BSI CIS等技術(shù),12寸晶圓月產(chǎn)能2.2萬片;2014年NOR Flash和BSI產(chǎn)能規(guī)劃各為每月1萬片和1.2萬片,目前月產(chǎn)能配置仍維持在2.2萬片,在產(chǎn)品上更多Low Power Logic和NAND Flash。
2. 人力與研發(fā)支援
武漢新芯在研發(fā)團隊的創(chuàng)新力和執(zhí)行力,得益于長期與中科院微電子研究所展開緊密的合作,在3D NAND項目,雙方採用創(chuàng)新合作模式,即將雙方專家在研發(fā)專案和人力資源的管理上,透過企業(yè)平臺合為一體,此模式將中科院微電子所深厚的理論背景,與武漢新芯豐富的制造和研發(fā)經(jīng)驗有機會相結(jié)合。
3. 國際合作與進展
在2014年中,武漢新芯成功將NAND技術(shù)由55nm推向32nm(與Spansion合作),至2014年底,武漢新芯與記憶體領(lǐng)域的世界級研發(fā)團隊Spansion(已併入Cypress)組建聯(lián)合研發(fā)團隊,開始3D NAND專案的研發(fā)工作。2015年5月11日武漢新芯宣布其3D NAND項目研發(fā)取得突破性進展,第一個存儲測試芯片通過記憶體功能的電學(xué)驗證,雖目前并未有相關(guān)細節(jié)流出,但此合作案目標將是在2017年量產(chǎn)出規(guī)格為32層之堆疊4x nm的3D NAND。
(二)、中芯國際
中芯國際為全球第五大,也是中國第一大的晶圓制造廠商,主要是以邏輯IC的代工業(yè)務(wù)為主,雖在2013年退出武漢新芯的經(jīng)營,但在Flash業(yè)務(wù)上仍未缺席。
2014年以前,中芯國際已開發(fā)出一系列從130nm到65nm特殊NOR Flash的記憶體生產(chǎn)平臺,2014年9月10日更是宣布38nm NAND Flash記憶體工藝制程已準備就緒。
雖然由中芯國際公開的營收資訊中可看出38nm NAND Flash自推出至今,未在營收上嶄露頭角;然而中芯表示,此技術(shù)突破,說明中芯在技術(shù)多元化方面取得重要進展,也為后續(xù)開發(fā)更先進2x/1x nm和3D NAND Flash記憶體的研發(fā)和量產(chǎn)奠定穩(wěn)固基礎(chǔ),雖不像武漢新芯在NAND Flash的成果和專注,但近期中國極力想突破記憶體自制缺口,此技術(shù)讓中芯在未來可能進一步強化在NAND Flash記憶體的制造能力。
?。ㄈ⒆瞎饧瘓F:同方國芯定增
紫光集團在此規(guī)劃項目上,不如武漢新芯或中芯國際有較完整的技術(shù)累積,所以主要是透過資本和供應(yīng)鏈協(xié)同方式進行操作。
以中國內(nèi)部和資金的角度而言,有機會取得領(lǐng)先(此次投入計劃約在180億美元,相對中芯國際2015年Capex約在15億美元和2016年預(yù)計21億美元而言,是相當龐大),是紫光主要優(yōu)勢,但風(fēng)險在沒有技術(shù)支援下,如何讓技術(shù)、量產(chǎn)能力能與資金同時到位,順利轉(zhuǎn)量產(chǎn)。
相對國際一線大廠Samsung(2015年Capex約在135億美元和2016年預(yù)計115億美元),此2年180億美元假話,仍落后于Samsung 2年投入,如何確保紫光相關(guān)投入能達到與一線大廠投入相同的效果,將是投資要成功的最大困難點,在無既有營運支持下,當生產(chǎn)能力無法順利到位,如何有資金維繫工廠月產(chǎn)能12萬片的營運與研發(fā)將是問題,紫光如何突破生產(chǎn)技術(shù)的取得和授權(quán),將是整個投資最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。
(四)、外資晶圓制造企業(yè)在中國:Samsung與Intel
1. Samsung西安Flash工廠產(chǎn)能拉高至每月產(chǎn)出10萬片
目前以Samsung在中國的投資最為領(lǐng)先,Samsung至2015年底投入西安廠的投資總金額已超過50億美元,產(chǎn)能建置來到每月8萬片,Samsung于西安佈建最先進的3D NAND Flash制程,預(yù)計2016年底將產(chǎn)能進一步拉升至每月10萬片。
2. Intel大連廠轉(zhuǎn)為3D NAND Flash廠
Intel則宣布投資55億美元將原先65nm生產(chǎn)線的大連廠,改建為月產(chǎn)能3萬片的3D NAND Flash廠,預(yù)計2016年先投入15億美元,到2016第四季開始投片生產(chǎn),月產(chǎn)能估計達1萬片。
Samsung和Intel在中國NAND Flash的產(chǎn)能建置,預(yù)估至2016年第四季將達到每月11萬片,約佔全球NAND Flash晶圓出貨量7.6%,若將3D NAND有單片較高的bit產(chǎn)出納入考慮,加上中國廠商的進展,則Made in China的NAND位元數(shù)在2017年全球佔比有機會達到10%。
總結(jié)
武漢新芯在2014年與Spansion合作,成功將NAND技術(shù)推向32nm,至2015年5月武漢新芯宣布其Spansion合作的3D NAND項目研發(fā)取得突破性進展,是中國在NAND Flash產(chǎn)業(yè)進展最快的廠商。
中芯在2014年9月宣布38nm NAND Flash記憶體工藝已就緒,雖不像武漢新芯在NAND Flash的成果和專注,此技術(shù)仍為后續(xù)開發(fā)更先進的2x/1x nm和3D NAND Flash記憶體的研發(fā)和量產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。
紫光集團在Flash相關(guān)競爭中,資金是主要優(yōu)勢,但在沒有既有營運的支持下,如何突破生產(chǎn)技術(shù)的取得和授權(quán),會是整個投資最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
國際投資方面,Samsung和Intel在中國NAND Flash的產(chǎn)能建置,預(yù)估至2016年第四季將達每月11萬片,約占全球NAND Flash晶圓出貨量7.6%。
NAND Flash產(chǎn)品特性、3D NAND需求、新興市場的成長空間,以及國際半導(dǎo)體大廠在中國的投資,則為中國發(fā)展NAND Flash制造產(chǎn)業(yè)提供切入機會。
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