Micron公司CEO Mark Durcan講解了DRAM和NAND存儲器的市場趨勢。他說,未來幾年DRAM出貨量增長速度將減緩。如圖1所示,2015年以後,DRAM出貨量的同比增速將從前些年的50%左右下降到20%左右。2014到2018年平均複合增長率為21%。另外,DRAM的市場應用結構將發生改變,移動和企業市場的比例將增加,如圖2所示。DRAM主要供應商已經從2005年的6家洗牌到2013年的3家(三星、SK海力士和美光),這個格局將不會改變。
圖1:2014到2018年DRAM平均複合增長率為21%
圖2:DRAM在移動和企業市場的比例將增加
至於NAND市場,2014到2018年平均複合增長率預計為31%,強於DRAM。其應用將更多轉向SSD固態硬盤和移動設備,如圖3所示。
圖3:NAND應用將更多轉向SSD固態硬盤和移動設備
接下來,Micron公司總裁(president)Mark Adams和研發副總裁Scott DeBoer談及了存儲器技術的發展趨勢。這也是本文的重點。
DRAM:至少還有兩個節點
DeBoer先生說,DRAM的複雜度在25nm節點以後上升較快,節點變化對存儲器性能的改善不像以前那麼奏效。每片晶圓產出的容量增長趨緩,工廠出片能力也受阻。
然而,DRAM工藝在20nm以後至少還要有兩個工藝節點有待開發。傳統節點的產品依然重要,產品特性成為關鍵。
20nm的DRAM芯片著重於產品的差異化,以高密度、HMC和高級移動產品為將成為優先考慮。
隨著半導體線寬的不斷縮小,每個裸片上的容量將繼續增加。在20nm節點以後,每個裸片要有4GB到16Gb的容量才合算,如下圖所示。
圖4:4Gb至16Gb將成為最優DRAM裸片尺寸
據介紹,Micron的DRAM芯片正在從25nm向20nm過渡,20nm產品的產能正在爬坡。2015年,Micron有兩個20nm工廠將投產。Micron設在日本廣島的20nm工廠進展迅速,同時在美國愛達荷州Boise市正在進行十幾納米和幾納米節點的研發。
NAND:從現在的16nm平面轉向3D
NAND技術的演變較DRAM更具戲劇性。平面NAND工藝將在16nm節點終結。3D NAND芯片會很快登場。
DeBoer先生說,16nm平面MLC在成本、性能、密度選項和可靠性方面得以優化,是Micron NAND歷史上產能爬坡最快的一代。而16nm TLC(1個存儲單元存放3位元)將是量產的最後一代技術,之後馬上向3D遷移。
最初的3D NAND產品將以32層MLC、256Gb裸片的形式出現,然後TLC很快跟進,面向高性能SSD應用。DeBoer說,Micron/Intel工藝架構將成就業界最高的存儲密度
NAND芯片從平面向3D工藝的遷移出於顯著的成本和空間考慮。16nm以下NAND產品的開發成本驟增,而獲得的效能改進並不合算。考慮到16nm較好的性能,以及對3D NAND的工藝的信心,所以存儲器廠商選擇16nm作為最後的平面節點。
圖5:16nm以後節點遷移成本驟增
雖然第一代3D NAND開發成本較高,但隨後會很快下降。就單位比特的成本來看,Micron的32層3D NAND成本有望於2015年下半年與16nm平面TLC交叉,如下圖所示。
圖6:2015年後期3D NAND將開始顯現成本優勢
3D封裝很重要
芯片封裝技術幾乎和矽工藝同等重要。封裝技術的進步對芯片性能的貢獻差不多也遵循摩爾定律,如下圖所示。3D封裝的重要性與日俱增,對尺寸和系統性能都有幫助;創新的封裝形式增進了存儲器與處理器之間的互動。Micron的3D封裝技術正在走向成熟,2015年將進行小批量生產。
圖7:封裝技術也遵循摩爾定律
新興存儲器技術
DeBoer說,新型存儲器有兩層含義,即存儲信息的物理機制,以及新的工藝架構。他說,Micron目前不便透露更多的細節,明年會公佈這些新的存儲器種類。Micron每年都投入相當大的研發預算來開發新型存儲技術。
除了 公司自身的研發工作,Micron還有與外部夥伴的聯合項目。DeBoer相信Micron在此領域具有很強的競爭優勢。這兩種技術路徑都在研發當中,並分別於2015和2017年實現首批生產。
圖8:Micron的存儲技術時間表
雖然沒有明確透露新型存儲器的種類,不過顯然其中之一是Resistive RAM,或RRAM,即記憶電阻。DeBoer描述了新技術的優點。
DRAM和NAND這兩種主流存儲技術各有利弊,但它們在容量和延遲方面鴻溝難以彌合。如下圖所示,DRAM具有出色的延遲特性,但耐久性、非易失性和成本較差,而NAND的延遲特性則不可救藥。
新技術將彌合這道鴻溝,它將能夠在延遲、耐久性、非易失性和成本方面取得很好的平衡。
圖9:新技術將在延遲、耐久性、非易失性和成本方面取得很好的平衡
資料來源:OF Week
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