2021年DRAM與NAND增長(zhǎng)快，美光領(lǐng)跑研發(fā)與新技術(shù)

近日，美光在業(yè)界率先推出 1α DRAM 制程技術(shù)。值此機(jī)會(huì)，該公司舉辦了線上媒體溝通會(huì)，執(zhí)行副總裁兼首席商務(wù)官Sumit Sadana 先生介紹了對(duì)DRAM、NAND的市場(chǎng)預(yù)測(cè)，以及美光的研發(fā)、資本支出、產(chǎn)品布局等。

執(zhí)行副總裁兼首席商務(wù)官Sumit Sadana

1   2021年DRAM和NAND將增長(zhǎng)19%

展望2021年，全球GDP增長(zhǎng)約5%。而根據(jù)不同分析師的預(yù)測(cè)，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)預(yù)計(jì)增長(zhǎng)可達(dá)12%，整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值將達(dá)5020億美元。其中，內(nèi)存與存儲(chǔ)預(yù)計(jì)增長(zhǎng)可達(dá)19%，增度遠(yuǎn)超整體半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。內(nèi)存與存儲(chǔ)技術(shù)的產(chǎn)值將會(huì)達(dá)到1460億美元（注：這里的內(nèi)存是指DRAM，存儲(chǔ)是指NAND，并沒有涉及SSD硬盤。）。在內(nèi)存與存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域，DRAM比NAND增速更快。

展望下一個(gè)10年，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)將會(huì)比全球GDP的增長(zhǎng)更快。而且在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，內(nèi)存與存儲(chǔ)技術(shù)相關(guān)的領(lǐng)域，即DRAM和NAND是增長(zhǎng)最快的，實(shí)際上，內(nèi)存與存儲(chǔ)在過去20年中也都是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域。

當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)帶給內(nèi)存（DRAM）和存儲(chǔ)（NAND）很多新的機(jī)會(huì)。

首先云端的增長(zhǎng)非?？臁Ｆ浯芜€有智慧邊緣，會(huì)有數(shù)十億的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。另外是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和智慧汽車等。再有，全球正在部署5G基礎(chǔ)建設(shè)，也有越來越多的設(shè)備連接到5G，這是一個(gè)能持續(xù)多年的增長(zhǎng)機(jī)會(huì)。

2   DRAM供不應(yīng)求，NAND產(chǎn)能穩(wěn)定

現(xiàn)在的經(jīng)濟(jì)受到不同因素的影響，其中也包括此次新冠疫情的影響。這些影響的結(jié)果是很多科技的發(fā)展加速了。例如以前認(rèn)為需要2~4年才能發(fā)展起來的技術(shù)，現(xiàn)在1年內(nèi)就發(fā)生了。另外，電子商務(wù)在全球都有長(zhǎng)足的進(jìn)展，現(xiàn)在有越來越多的人需要購(gòu)置筆記本電腦、顯示屏等，來讓他們可以在家工作、上學(xué)。

疫情伊始，來自汽車和智能手機(jī)行業(yè)的需求是下降的。但是到后來，這方面的需求也大幅度復(fù)蘇?，F(xiàn)在看到汽車客戶、PC客戶、游戲機(jī)等對(duì)半導(dǎo)體有非常強(qiáng)勁的需求。

預(yù)計(jì)未來的需求會(huì)增長(zhǎng)得非?？?，可能會(huì)超過業(yè)界能夠供應(yīng)的能力，因此影響了供需平衡。例如美光，在某些DRAM方面出現(xiàn)了緊缺的現(xiàn)象，一些運(yùn)營(yíng)受到了影響。例如在2021年的第一季度，已經(jīng)看到某些DRAM產(chǎn)品的價(jià)格有所上漲。預(yù)計(jì)整個(gè)2021年，這種需求上升的趨勢(shì)會(huì)持續(xù)下去，所以供給緊俏的現(xiàn)象還會(huì)持續(xù)下去。

NAND的情況不太相同，目前市場(chǎng)上的供應(yīng)還是充足的。不過NAND也會(huì)出現(xiàn)價(jià)格彈性，即市場(chǎng)會(huì)自行調(diào)節(jié)，可能NAND的產(chǎn)能也會(huì)有所調(diào)整。預(yù)計(jì)2021年整年下來，NAND的產(chǎn)能也會(huì)穩(wěn)定下來。

3   美光資本支出的重點(diǎn)

美光近期公布了營(yíng)收?qǐng)?bào)告，財(cái)報(bào)數(shù)字遠(yuǎn)超出此前給投資人參考的數(shù)字。美光對(duì)2021年的預(yù)期是，DRAM的增長(zhǎng)會(huì)在15%以上，NAND的增長(zhǎng)預(yù)計(jì)在30%左右。

美光預(yù)計(jì)2021年度資本支出90億美元，包括DRAM和NAND等。此外，一部分資本支出也會(huì)在有更多的晶圓廠、潔凈室方面。還有一部分的資本支出會(huì)用來擴(kuò)充美光內(nèi)部做封測(cè)的設(shè)施；除了自有的封測(cè)產(chǎn)能之外，其他部分會(huì)依靠合作商。

值得說明的是，美光十分重視研發(fā)方面的投入，即使產(chǎn)業(yè)比較低迷的時(shí)候，例如2019年、2020年，依然大力投資，而且還增加了在研發(fā)方面的投入。

4   美光領(lǐng)先的技術(shù)產(chǎn)品

正因?yàn)槊拦獯蠓岣吡嗽谘邪l(fā)方面的投資，所以如今才能取得業(yè)界領(lǐng)先的地位。不管NAND的技術(shù)或DRAM的技術(shù)，美光都有業(yè)界突破性的技術(shù)，也是最先將這些技術(shù)量產(chǎn)的公司。

例如1α的DRAM制程，176層的3D NAND。此外，美光的領(lǐng)先地位也展現(xiàn)在其他領(lǐng)域，例如GDDR6X顯卡內(nèi)存，還有QLC(四層單元)產(chǎn)品。

在美光超過40年的歷史中，現(xiàn)在是史上首次，在DRAM和NAND技術(shù)上同時(shí)實(shí)現(xiàn)了領(lǐng)先，因?yàn)樵谙冗M(jìn)制程的量產(chǎn)部分都走在業(yè)界前面。

1）DRAM

美光是業(yè)界在業(yè)界率先使用1z nm制程并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的公司（2019年8月），又于2021年1月27日宣布使用1α制程技術(shù)的DRAM也正式開始量產(chǎn)，由美光在臺(tái)灣地區(qū)的DRAM工廠生產(chǎn)。

1α DRAM制程技術(shù)是目前全球最先進(jìn)的制程節(jié)點(diǎn)技術(shù)，其應(yīng)用非常廣泛，可以使用在美光不同的產(chǎn)品組合中。相比于前一代的制程技術(shù)1z nm，內(nèi)存密度可以提升40%以上。在低功耗應(yīng)用領(lǐng)域也有非常好的表現(xiàn)，非常適合用在智能手機(jī)的DRAM中。

美光有一個(gè)發(fā)展藍(lán)圖，從1α到1β、1γ、1δ，都處在不同的研發(fā)階段。

在技術(shù)方面，美光會(huì)持續(xù)開發(fā)低功耗產(chǎn)品。除此之外，美光也會(huì)使用高- k CMOS來提供產(chǎn)品。另外也將持續(xù)評(píng)估，也許在未來會(huì)使用到EUV（極紫外光）的機(jī)臺(tái)來生產(chǎn)產(chǎn)品。

不過目前，美光仍在采用多重曝光浸潤(rùn)式光刻技術(shù)，且認(rèn)為該技術(shù)非常成熟，不需要過早引進(jìn)EUV機(jī)臺(tái)。

2）NAND

美光于2020年底宣布推出了176層的3D NAND，這是業(yè)界量產(chǎn)中最先進(jìn)的NAND的制造技術(shù)。其裸片尺寸比同類最佳競(jìng)品小30%，同時(shí)功耗比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手低，能效卻比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手高。如此先進(jìn)的NAND制程技術(shù)可用于5G手機(jī)。

此外，NAND技術(shù)的價(jià)值一樣可以應(yīng)用在SSD（固態(tài)硬盤）方面，不同的存儲(chǔ)設(shè)備都可以使用到：可以把它應(yīng)用在筆記本電腦、客戶端設(shè)備或者平板電腦、服務(wù)器，或者其他云端使用的存儲(chǔ)設(shè)備等。當(dāng)人們從云端去下載影片、視頻的時(shí)候，可以享受非常快的響應(yīng)速度。而且這些一樣是低功耗、高能效的產(chǎn)品。

    美光最新的176層3D NAND技術(shù)，結(jié)合了第二代的替換柵極、電荷捕獲以及CMOS 陣列下 (CMOS-under-array, CuA) 架構(gòu)。而美光的某些競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，連第一代的CuA架構(gòu)還沒有做出來。

此外，美光的NAND也可以使用在QLC 的技術(shù)方面，即每個(gè)單元存儲(chǔ)4個(gè)bit數(shù)據(jù)。2020年第四季度有近半數(shù)的SSD客戶使用了這種最新的QLC技術(shù)。

3）產(chǎn)品組合

美光的產(chǎn)品組合非常豐富、廣泛。最新產(chǎn)品如下。

●   在運(yùn)算架構(gòu)中級(jí)別最高的內(nèi)存是高帶寬的內(nèi)存，主要用于AI和機(jī)器學(xué)習(xí)，這種高帶寬的內(nèi)存簡(jiǎn)稱HBM2E，美光已經(jīng)量產(chǎn)。另一類型的內(nèi)存是顯卡內(nèi)存，主要與GPU聯(lián)用，例如和英偉達(dá)或AMD的產(chǎn)品聯(lián)用，2020年9月推出GDDR6X，系統(tǒng)帶寬實(shí)現(xiàn) 1 TB/秒。助力英偉達(dá)實(shí)現(xiàn)突破性的游戲速度（如下圖）。

●   美光核心的Flash產(chǎn)品，以及DDR4、DDR5（注：迄今為止最先進(jìn)的 DRAM技術(shù)）的產(chǎn)品適合用在計(jì)算領(lǐng)域，另外還有低功耗的系列適合移動(dòng)設(shè)備。Flash可以分成幾類，諸如TLC（每個(gè)單元存儲(chǔ)3 bit數(shù)據(jù)），QLC。另外有針對(duì)移動(dòng)設(shè)備/智能手機(jī)的產(chǎn)品。此外，SSD可以服務(wù)于不同的計(jì)算領(lǐng)域，無論是消費(fèi)類產(chǎn)品、客戶端產(chǎn)品，還是數(shù)據(jù)中心。

此外，美光還有安全技術(shù)——Authenta技術(shù)。美光也在這方面與生態(tài)系統(tǒng)里的伙伴一起合作。

另外，美光最近展示了世界上最快的SSD存儲(chǔ)設(shè)備，使用的是3D XPoint的技術(shù)，可以衍生出很多新應(yīng)用，使今后內(nèi)存與存儲(chǔ)兩者之間的界限越來越模糊。

美光認(rèn)為未來的需求會(huì)增長(zhǎng)的非?？?，可能會(huì)超過業(yè)界能夠供應(yīng)的能力。美光認(rèn)為在2021年接下來幾個(gè)月，可能不只會(huì)有短缺的問題，而且隨著疫苗接種越來越廣泛，當(dāng)經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇、增長(zhǎng)較快的時(shí)候，可能需求增長(zhǎng)的速度會(huì)超過供應(yīng)能夠跟上的速度。

5   關(guān)注中國(guó)市場(chǎng)

中國(guó)本土企業(yè)也在大力發(fā)展國(guó)產(chǎn)存儲(chǔ)芯片，搶灘NAND市場(chǎng)。對(duì)于業(yè)界的發(fā)展，美光當(dāng)然是密切關(guān)注。

美光認(rèn)為，做好存儲(chǔ)器，不只是設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，也需要去關(guān)注制程技術(shù)，以及是不是能夠大規(guī)模量產(chǎn)，量產(chǎn)的可靠性如何，是不是能夠符合客戶所期待和所要求的品質(zhì)等。因?yàn)楫吘惯@些是量很大的產(chǎn)品，你需要有極大的規(guī)模，同時(shí)要能夠提供客戶所需要的品質(zhì)。

美光正持續(xù)地與中國(guó)大陸的客戶密切合作，在不同領(lǐng)域有非常多的客戶，包括智能手機(jī)和服務(wù)器、PC、消費(fèi)類的設(shè)備，還有工業(yè)以及汽車業(yè)的客戶等。例如2021年1月，美光攜手聯(lián)想、聯(lián)寶科技(聯(lián)想旗下最大的制造和研發(fā)機(jī)構(gòu))成立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。其特別之處在于：美光第一次同時(shí)與OEM（原廠）、ODM（委托設(shè)計(jì)）廠商合作。該合作伙伴關(guān)系會(huì)涵蓋到美光不同的產(chǎn)品組合，例如核心運(yùn)算用的DRAM、低功耗DRAM、顯示內(nèi)存DRAM，以及第四代的NVMe的SSD產(chǎn)品。

圖 美光DDR5