打造“中国芯”——芯片全景图&国产芯片的机会(上)

2020-01-02 16:36

  DRAM(Dynamic Random Access Memory),即动态随机存取记忆体,是最常见的存储器,只能将数据保持很短的时间,最常见的应用是PC中的内存。为了保持数据,使用电容存储,所以必须隔一段时间刷新一次,如果存储单元没有被刷新,存储的信息就会丢失。

  从行业上看,早期计算机应用占了整个DRAM产业高达 90%份额, 2016年开始伴随大容量智能手机崛起,智能手机逐渐取代PC成为DRAM 产业的主流,同时云服务器 DRAM 需求涌现的带动是功不可没的推手,包括 Facebook、 Google、 Amazon、腾讯、阿里巴巴等不断扩充网路存储系统,对于云存储、云计算需求的提升,都带动服务器DRAM需求起飞,目前 DRAM 行业一直被美韩三大存储器公司垄断,三星、海力士、美光占据了全球市场的95%以上。

  对于国企企业来说,DRAM所需行业投资巨大,门槛高,需要国家大力扶持,目前国内三大存储芯片项目合肥长鑫、福建晋华和长江存储成为存储芯片国产替代的希望。

  2、NAND Flash

  NAND Flash 是 Flash 存储器中最重要的一种。 NAND Flash 存储器具有容量较大,改写速度快等优点,适用于大量数据的存储,最常应用于固态硬盘中。

  NAND Flash内部依靠存储颗粒实现存储,里面存放数据的最小单位叫cell。从工艺上看,NAND Flash可以分为2D工艺和3D工艺,传统的2D工艺类似于“一张纸”,但“一张纸”的容量是有瓶颈的,三星、英特尔、美光、东芝四家闪存大厂为了满足大容量终端需求,均开始研发多层闪存(3D NAND Flash),英特尔和美光引入市场的3DXpoint是自NAND Flash推出以来,最具突破性的一项存储技术,它通过单层存储器堆叠突破了2D NAND存储芯片容量的极限,大幅提升了存储器容量,因此技术3D NAND具备了四个优势:一是比2D NAND Flash快1,000倍;二是成本只有DRAM的一半;三是使用寿命是2D NAND的1,000倍;四是密度是传统存储的10倍。

  除了传统存储巨头三星电子、 SK 海力士、美光科技,东芝和西部数据也是 NAND Flash 领域不可忽视的重要力量。同DRAM一样,国内企业仍需国家配套政策和资金的大力支持。

  3、存储芯片格局——海外巨头继续垄断,国内企业可从细分市场切入

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  整体上来看,DRAM 和 NAND Flash 占据了存储芯片市场96%以上的份额,NOR Flash由于存储容量小,应用领域偏重于代码存储,在消费级存储应用上已出现被NAND闪存替代的趋势,目前仅应用于功能性手机,机顶盒、网络设备、工业生产线控制上。

  公司层面,由于未来以DRAM和NAND Flash为主导的存储器行业趋势仍将延续,海外存储器巨头三星电子、SK海力士、美光科技、西部数据、东芝会继续控制中高端存储器市场,未来仍将继续角逐存储器行业。

  我国在存储芯片上的进口总额高达880亿美元,对外依赖度超过90%,DRAM、NAND自给率几乎为零。

  我国已开始大力发展国产存储芯片,目前我国逐步形成了紫光集团与武汉、南京及成都合作展开的NAND与DRAM项目(长江存储),兆易创新与合肥合作的DRAM项目(合肥长鑫),联电与福建省合作的DRAM项目(福建晋华)三大存储项目。

  DRAM主流消费市场虽然庞大,但前行阻力与压力也极大,国内企业可通过细分市场切入,实现研发、生产的积淀后再弯道超车成为不少国产存储芯片企业的选择,例如东芯半导体就将目标瞄准了中小容量存储芯片市场。

  新一代万亿蓝海物联网设备需要大量的数据存储和传输,中小容量存储芯片将更合适物联网发展的需要。目前全球NAND闪存行业正处在2D到3D的过渡期,几大巨头都将重点放在了3D的比拼上,存储巨头将逐步放弃中小容量存储芯片市场。物联网和智能终端的快速发展将不断扩大对中小容量存储芯片的需求。行业格局的演变,为东芯这样专注中小容量存储芯片的半导体公司创造了历史性的发展机遇。

  4、存储主控芯片也是国内创业企业的切入点

  SSD硬盘、U盘等存储硬件的结构通常包括PCB(含供电电路)、NAND闪存、主控芯片、接口等。主控芯片相当于硬盘的CPU,起着至关重要的作用。

  主控芯片设计有成熟的ARM内核、DDR物理层等IP授权可用,研发难度大大降低,所以主控芯片成为国内创企的切入点,有望打破国外企业垄断。

  目前世界上SSD主控芯片公司主要来自美国及台湾地区,Marvell是美系主控的代表,台湾则以群联Phision、SMI为代表。

  从2015年以来,国内厂商也陆续加大存储市场的投资,不少厂商就选择了SSD主控作为突破口,再加上国内半导体基金对存储芯片的扶植,国产主控企业开始崭露头角。

  比较知名的就有江波龙、国科微、忆芯、华澜微电子,还有偏重军工、企业级市场的中勃、一方信息等公司,另外还有台系厂商在大陆设立的子公司,比如群联就在合肥成立了兆芯科技,杭州联芸科技也有台资参与。

  总的来说,国内布局SSD主控芯片的公司就不少于10家,数量上已经超越美国、台湾地区的公司。不过国内公司在主控芯片领域依然是新兴力量。


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