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存储市场冰火两重天!DRAM和NAND芯片紧缺,国产厂商如何抢占先机?

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作者|章鹰 来源|电子发烧友网(ID:elecfans)

据美国The Elec报道,3月9日,北美暴风雪已经造成韩国三星公司德州奥斯汀晶圆厂部分停止工作,这所工厂生产苹果、三星手机需要的显示屏驱动芯片、SSD芯片,该厂的产能是每个月两万片,据消息灵通人士透露,因为缺电及后续缺水影响,这座晶圆厂将需要到4月中旬才能恢复到正常的生产水平。

Trendforce最新报告显示,原厂针对SSD品项开始酝酿涨价,预估2021年第二季 client SSD价格将由原先的大致持平,上调为季增3~8%。尽管三星NAND Flash wafer未在此投片,然自家SSD主控IC占该厂约10%产能,主要生产的控制IC以PC client SSD为主,直接冲击三星128层PC OEM SSD产品。供应链指出,由于三星Nand Flash控制IC产出受到影响,代表三星SSD模组出货同步受阻,因此将有利于美光、东芝及群联等相关厂商。

汽车缺芯、手机缺芯、PC缺芯,席卷全球的缺芯潮让半导体成为业界热议的话题。2021年全球存储市场前景如何?存储芯片出货受阻,到底会怎样影响全球市场格局?国产替代风起云涌,在存储领域的国产替代已经有哪些突破口?国产厂商在主控芯片、存储颗粒和终端产品上形成了哪些有利的阵型?记者采访美光科技执行副总裁兼首席商务官Sumit Sadana、慧荣电子产品企划部协理黄士德、时创意电子研发总监陶亮,结合行业内最新资讯,和大家进行详细分析。

全球半导体市场持续增长,2021年存储器增长可达19%

存储器是半导体产业最大的细分市场,根据WSTS的数据,2021年全球存储器市场规模有望达1353.11亿美元,同比增长13.3%,占全球半导体市场28.83%的份额,市场空间十分广阔。

作为全球三大存储器厂商之一的美光,对2021年的前瞻更加乐观。美光科技执行副总裁兼首席商务官Sumit Sadana对记者表示,展望2021年,全球GDP增长约5%,半导体产业预计增长可达12%,整个产业的市场金额将达5020亿美元。而在半导体产业当中的内存与存储技术这一领域,预计增长可达19%,内存与存储技术的产值将会达到1460亿美元。内存和存储预计是未来十年增长最快的半导体市场。

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图:美光科技执行副总裁兼首席商务官Sumit Sadana

哪些市场的兴起带动了存储市场的增长引擎?Sumit Sadana认为,三大需求端推动DRAM和NAND为主要产品的存储市场高速成长。一、数据中心现在越来越多采用SSD,为了要适应目前数据不断增长的趋势,许多云客户或企业用户都开始规划。二、智慧边缘,会有数十亿的联网设备。全球70%的笔记本电脑和PC搭载SSD,移动设备端对NAND需求也大增,游戏产业的两大平台PlayStation和XBox都有新的游戏主机上市,这又是一个可以让SSD取代传统硬盘的市场。三、来自工业物联网和汽车电子对存储产品需求增加。行业预计,今年DRAM需求将增长17%到20%,而服务器产品的需求也可能增长30%以上。

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图:慧荣科技产品企划部协理黄士德

“今年,5G智能手机力道强劲、车用需求展望正面,从整体巿场需求来看,因NAND闪存应用巿场持续增加,2021年在NAND闪存行业还会是大幅成长,而目产业趋势显示汽车正在加速走向完全电动化,智慧汽车领域,车内的存储需求成长快,以往汽车是用HDD或Nor flash,但已经被NAND闪存取代,整个车内仪板以及导航、娱乐等都用面板进行电子化,进入智慧汽车时代,全球汽车市场都将需要大量的存储装置。” 慧荣科技产品企划部协理黄士德看好今年存储市场起跳的两大引擎。

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图:时创意研发总监陶亮

在时创意电子有限公司研发总监陶亮看来,5G会催生产业变革,5G传输速率的提升,伴随带来算力增长,包括云端计算、本地边缘计算需求明显增加。今年服务器和数据中心需求的SSD存储器,PC端需求的存储器, 5G手机的移动存储需求量都比较大。此外,他特别强调5G最大的刚需在于B端,比如无人化作业,工业PC应用。

一季度上涨成为定局,二季度DRAM和NAND有可能继续涨价

根据Trendforce报告,去年DRAM价格逐季走低,今年可望实现市场上涨的情形。由于三星、SK海力士、美光等三家大厂去年进行库存调整,现在手上库存已降低到2-3周低点,由于上半年三家大厂均没有新产能开出,虽然制程由1z纳米向1a纳米挺进,但制程微缩将带来晶圆产能的自然减损。1月份,服务器的DRAM价格止跌上涨,32GB DDR4合约价格增加4.6%达115美元,64GB DDR4合约价月增4.9%达235美元。5G手机持续出货量上扬,笔记本出货走强,都将带动上半年DRAM价格逐季上涨。

美光科技Sumit Sadana先生对记者表示:“全球半导体出现的缺货涨价的情况,美光在某些DRAM的业务方面出现了紧缺的现象,部分的运营状况受到了影响。今年第一季度,我们已经看到某一些DRAM产品的价格有所上涨。在今年内,我们认为这个需求不断上升的趋势会持续下去。近期以及中期的DRAM短缺问题,涵盖了多个因素,需要整个产业一起来解决。美光投入了非常多的资本以及资源,希望与客户一起来解决需求以及供应的问题。”

3月9日,根据TrendForce集邦咨询再推新的市场研究报告,显示疫情所带动的宅经济需求持续发酵,预估直到第二季笔电需求仍然强劲,PC OEM厂商除了积极稳固供货外,同时也提高库存备货。然由于NAND Flash控制器本就供给吃紧,再加上位于美国德州Austin的三星工厂断电停工的影响,使成品供给更加吃紧。因此原厂针对SSD品项开始酝酿涨价,预估2021年第二季 client SSD价格将由原先的大致持平,上调为季增3~8%。

据台湾供应链消息,3月以来,NAND Flash 则受惠 5G智能手机及疫情带动的笔电、平板等应用推升,终端与通路端库存逐步消化,且笔电、数据中心 SSD 需求持续攀升,加上控制芯片因供给短缺而涨价,带动合约价本季提前止跌,SSD 则因需求强劲、价格持续看涨,市场更预期第三季NAND Flash恐面临缺货。

美光科技公司首席财务官大卫•津斯纳(David Zinnsner)最新预计,今年市场DRAM的长期短缺将持续下去。他表示,就真正DRAM的紧张程度而言,情况确实具有挑战性,在NAND上也有点挑战性。目前,美光估计在DRAM存储器市场中占有22%的份额。更为复杂的是,其最接近的竞争对手SK Hynix也一直在努力满足对DRAM芯片不断增长的需求。

中国厂商在存储产业链上的三大突破点:NAND+DRAM+SSD

IC insights预测,DRAM和NAND闪存将会是2021年增长最快的两个产品领域,预计销售额分别增长18%和17%。在三星、SK 海力士和美光形成的国际存储芯片紧缺的情况下,中国厂商长江存储、合肥长鑫已经有所作为,积极承接国内市场的巨量增长。

首先,作为国内攻克NAND技术主力,长江存储自从2019年9月开始量产64层3D NAND良率已经达到90%,在2020年4月发布了128层3D NAND闪存,目前产能和产量都处于提升阶段。

2020年6月,中国长江存储二期正式开建,国家存储器基地项目总投资达240亿美元。其中,一期主要实现技术突破,并建成10万片/月产能;二期规划产能20万片/月。两期项目达产后预估月产能供给30万片。

在DRAM领域,中国是全球最大的DRAM市场,份额接近43%。合肥长鑫快速挺进,去年2月28日开始对外供货DDR4内存,目前长鑫量产的DDR4/LPDDR4/LPDDR4X芯片主要还是19nm工艺的,相比三星等公司也要落伍2-3年时间,提升技术水平也是长鑫的关键。截至2020年底,合肥长鑫12寸存储器晶圆制造基地项目已提前达到4万片/月的预期产能,开始启动6万片/月产能建设,实现了从投产到量产再到批量销售的关键跨越。有助于中国DRAM芯片实现进口替代。

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在消费性SSD主控芯片,慧荣目前在全球已有超过30%的市场份额。慧荣科技产品企划部协理黄士德表示,在去年第四季,慧荣科技面向数据中心和企业级用户推出了目前市场上唯一能够提供完整Turnkey的PCIe Gen 4企业级SSD解决方案SM8266,支持容量高达 16TB,可满足企业及数据中心应用所需的大容量、高性能、稳定的需求。这家公司的宝存团队也已开始采用SM8266为超大型数据中心客户打造企业级的NVMe、Open Channel和Key-Value SSD,预计今年进入量产。

他透露,今年慧荣正跟五家以上的闪存原厂合作PCIe Gen4的SSD,几乎所有PC品牌都有使用慧荣主控的SSD。同时,针对渠道和DIY市场的SSD需求,慧荣电子提供SATA, PCIe 的SSD主控整体解决方案,让客户保有生产与采购的弹性,来提供适切的产品给终端消费者。

他强调指出:“目前多家 OEM 大厂客户已开始导入公司最新款的 Gen 4 SSD主控芯片在新品开发中,我们预计全球PC OEM将会于2021年下半年在新品中搭载PCIe Gen 4 SSD,配合明年Intel下一代Alder Lake处理器推出时,市场上PCIe Gen 4 SSD将会取代大部分Gen 3 SSD,从而实现市场占有率的急速成长,成长幅度将会达到30%-40%。这对慧荣电子来说非常正面。我们作为存储主控芯片的领头羊,随着5G逐步推进,对数据存储的需求强劲,将持续投资SSD产品的规划。”

先进的技术是决定市场地位的关键性因素,慧荣在技术研发上也一直持续投入,慧荣的PCIeGen5的企业级SSD主控芯片也在规划进行中。

在最难进入的汽车存储市场,慧荣科技产品企划部协理黄士德指出,公司研发的Ferri 系列嵌入式单芯片存储解决方案符合AEC-Q100 及 ASPICE认证,从车用信息娱乐系统到自动驾驶,提供完整的车用解决方案。“我们将PCIe NVMe/SATA/PATA固态硬盘(SSD)整合至嵌入式BGA的规格中,在精巧的尺寸中提供PCIe NVMe/SATA/PATA硬盘般的高传输效能及耐用度,能广泛使用于多种嵌入式存储应用,帮助客户实现更高效率和耐用性以及更简化的设计, 除了BGA SSD, 我们的车用级 SSD主控芯片也提供PCIe NVMe/SATA接口的选择,包括SM2259、 SM2259XT、SM2263及内置SR-IOV 功能的 SM2264 也是汽车存储的理想选择,最多可同时为八台虚拟机器 (VM) 提供直接的高速PCIe接口。” 据悉,慧荣电子的产品已经打入全球汽车大厂,除BMW外,其它车厂都有导入慧荣产品。

深圳市时创意电子有限公司是2008年成立。这家公司做了大胆产业探索,从最初的玩具设计制造向存储产业全面转型,历经12年,已经成长为一家年销售额近20亿元的大型企业。多年来,时创意聚焦数据存储芯片产品的研发和制造,在去年国内首发8Die堆叠的256GB eMMC,NAND flash已实现16Die堆叠技术,单颗TLC BGA容量达到1TB,芯片封装直通率达到99.9%以上,整体封装产能实现16KK/月。

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图:时创意董事长倪黄忠

时创意一直持续投入研发。董事长倪黄忠曾对记者表示:“2019年公司投入9000万到研发和设备当中,2020年的整体投入远超2019年,2021年的投入将会比今年有明显增长。时创意进入嵌入式存储芯片领域仅两年多,开发的eMMC产品主要用于4G手机,5G手机上标配的UFS项目已经立项,预计2021年将推出第一款UFS产品,起步容量256GB,年底将推出512GB的UFS产品,到2022年有望推出 1TB容量的UFS,全面赶上国际大厂的水平。目标瞄准的5G中端手机市场。”

据悉,时创意从2016年以来逐年大幅度加大研发投入,80%以上的研发和生产封装设备均为国际一流、国内首用。随着设施设备不断更新迭代,公司的固定资产已经从2016年的3000万积累到如今的3亿元。

“256GB eMMC会大量使用到4G手机和5G的低端手机。3000元以上的5G高端机都会搭载UFS,时创意今年推出UFS2.1和eMCP。目前,时创意给客户大量出货的是UFS2.1,公司的UFS3.1也安排给客户送样,这款UFS3.1走四通道方式,整体性能比UFS2.1高很多。” 时创意研发总监陶亮对记者透露。

陶亮对记者表示:“时创意的优势在于具备存储芯片完整产业链体系,我们从Wafer封装,到模组生产,都是在公司内部完成的。去年下半年开始的芯片缺货,到今年第一季度越演越烈,此外,8吋晶圆和12吋晶圆产能不足。凭借良好的基板设计、封装工艺和测试技术,时创意一直和合作伙伴共同推进产业链发展,今年,其他品牌厂商的交货周期会拉到3个月到4个月,时创意的供货商一路和企业同步成长,我们还能保持一个月的交货期。”

时创意已经拥有eMMC、LPDDR、eMCP、UFS等嵌入式存储产品和SSD固态硬盘产品线,能够提供5G场景下消费级、企业级、工业级等不同规格要求的存储解决方案。“最近三年,时创意在国产化存储的道路上不断耕耘。我们采用了长江存储的NAND颗粒,主控采用慧荣科技以及国内厂家联芸科技和英韧科技的方案,SSD固态硬盘产品通过了龙芯、飞腾、兆芯等国产平台认证。去年,时创意SSD月出货量破百万片。我们预测,今年时创意SSD硬盘产品线出货量会大增30%,而且主要来自国产化存储产品。”陶亮看好国产替代市场的巨大增长空间。

存储行业未来将来是一个万亿的市场,相信中国厂商坚持研发投入,中国市场占据全球一半以上的存储市场需求,我们未来大有可为。很多国内存储产业链的厂商都发出了这样的呼声,今年,我们相信国产存储企业将依靠产品拥有更多的话语权,当然,我们与国际一流存储厂商还有不小的差距,但是每一次进步,都会给未来中国市场国产替代带来更强的助力,我们将拭目以待今年还有哪些厂商在存储领域有所突破。

编者按:本文转载自微信公众号:电子发烧友网(ID:elecfans),作者:章鹰


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