176層3D NAND預(yù)計(jì)明年4月量產(chǎn)

在半導(dǎo)體行業(yè)的存儲(chǔ)芯片細(xì)分領(lǐng)域，最常被提到的是NAND Flash、NOR Flash、DRAM，其中NAND Flash約占存儲(chǔ)細(xì)分領(lǐng)域的44%。

今年8月，IC Insights在一份報(bào)告中預(yù)測(cè)到，NAND 今年有望成為第二大IC市場(chǎng)，銷(xiāo)售額達(dá)560億美元，增長(zhǎng)27%，在33種IC產(chǎn)品類(lèi)別中，增長(zhǎng)最為強(qiáng)勁。

NAND Flash在智能手機(jī)中的eMMC、UFS，以及消費(fèi)級(jí)SSD和企業(yè)級(jí)SSD中都會(huì)用到，應(yīng)用領(lǐng)域主要包括數(shù)據(jù)中心、消費(fèi)電子、移動(dòng)通信、汽車(chē)及工業(yè)領(lǐng)域。

近幾年，NAND Flash在3D 堆疊和QLC技術(shù)上發(fā)展迅速，當(dāng)前100層+3D NAND和QLC被認(rèn)為是最新技術(shù)，不少廠商已經(jīng)突破100層+，并且正在向更高層數(shù)推進(jìn)，也有很多廠商已經(jīng)推出幾代QLC NAND，并在SSD中規(guī)模應(yīng)用。

176層3D NAND預(yù)計(jì)明年4月量產(chǎn)

從全球范圍來(lái)看，NAND Flash廠商主要有三星、鎧俠、美光、英特爾、西部數(shù)據(jù)、SK海力士，以及中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的旺宏，以及國(guó)內(nèi)的長(zhǎng)江存儲(chǔ)、兆易創(chuàng)新、東芯半導(dǎo)體、北京君正（收購(gòu)北京矽成）、南京揚(yáng)賀揚(yáng)微電子。

目前三星、鎧俠、美光、英特爾、西部數(shù)據(jù)、SK海力士、長(zhǎng)江存儲(chǔ)已經(jīng)推出或量產(chǎn)3D NAND產(chǎn)品。128層是目前已經(jīng)量產(chǎn)的最高層數(shù)，三星、SK海力士已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

美光公司在今年二季度財(cái)報(bào)電話會(huì)議中表示，公司即將開(kāi)始基于全新 RG 架構(gòu)的第四代 3D NAND 存儲(chǔ)器（128層）的量產(chǎn)工作，按計(jì)劃將于2020 Q3 開(kāi)始生產(chǎn)，Q4 向客戶(hù)發(fā)貨。

值得關(guān)注的是，國(guó)產(chǎn)領(lǐng)先NAND Flash廠商長(zhǎng)江存儲(chǔ)也已于今年4月份發(fā)布128層3D NAND產(chǎn)品，并將于今年年底或明年年初量產(chǎn)128層3D NAND。

與2D NAND 相比，3D NAND 能夠?qū)崿F(xiàn)更高的容量和性能、更低的功耗和成本，因此提高3D NAND 層數(shù)，產(chǎn)品的容量和性能將更高，這也是為什么眾多廠商都在積極研發(fā)和推出更高層數(shù)的3D NAND產(chǎn)品。

除了已經(jīng)量產(chǎn)的128層3D NAND，英特爾預(yù)計(jì)將在今年年底實(shí)現(xiàn)更高層數(shù)144層產(chǎn)品的量產(chǎn)，另外三星正在開(kāi)發(fā)176層第七代V-NAND，計(jì)劃明年4月實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，SK 海力士也正在進(jìn)行176層3D NAND的研發(fā)。

QLC SSD未來(lái)市場(chǎng)增量將非?？捎^

NAND可分為SLC、MLC、TLC、QLC，QLC是繼SLC、MLC、TLC之后3D NAND的又一新技術(shù)形態(tài)，具有大容量、高密度等特點(diǎn)，適合于讀取密集型應(yīng)用。

圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)

SLC、MLC、TLC、QLC有哪些區(qū)別？如上圖所示，SLC（Single-Level Cell）每個(gè)Cell單元存儲(chǔ)1bit信息，只有0、1兩種電壓變化，優(yōu)點(diǎn)是壽命長(zhǎng)、性能強(qiáng)，缺點(diǎn)是容量低、成本高。

MLC（Multi-Level Cell）每個(gè)cell單元存儲(chǔ)2bit信息，電壓控制比SLC復(fù)雜，有00,01,10,11四種變化，寫(xiě)入性能、可靠性降低，壽命較SLC低。

TLC（Trinary-Level Cell）每個(gè)cell單元存儲(chǔ)3bit信息，電壓從000到001有8種變化，容量比MLC增加1/3，成本更低，但是架構(gòu)更復(fù)雜，寫(xiě)入速度慢，壽命相對(duì)而言較MLC更低。

QLC（Quad-Level Cell）每個(gè)cell單元存儲(chǔ)4bit信息，電壓有16種變化，其最大的優(yōu)點(diǎn)是容量能增加33%，缺點(diǎn)是寫(xiě)入性能、壽命與TLC相比會(huì)進(jìn)一步降低。

性能、壽命相比之下都較低，為什么廠商還是積極推出QLC產(chǎn)品，閃存和SSD領(lǐng)域知名市場(chǎng)研究公司Forward Insights創(chuàng)始人兼首席分析師Gregory Wong此前談到，QLC降低了NAND閃存單位字節(jié)（Byte）的成本，更適合作大容量存儲(chǔ)介質(zhì)。隨著主流消費(fèi)類(lèi)SSD容量邁入512GB及以上，QLC SSD未來(lái)市場(chǎng)增量將非?？捎^。

Gregory認(rèn)為，與傳統(tǒng)HDD相比，QLC SSD更具性能優(yōu)勢(shì)。在企業(yè)級(jí)領(lǐng)域，QLC SSD將為服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心帶來(lái)更低的讀延遲，使其更適用于AI計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)、實(shí)時(shí)分析和大數(shù)據(jù)中的讀取密集型應(yīng)用。在消費(fèi)類(lèi)領(lǐng)域，QLC將率先在大容量U盤(pán)，閃存卡和SSD中普及。

目前已經(jīng)有多家廠商陸續(xù)推出不同層數(shù)的3D QLC NAND，當(dāng)前在SSD中使用的基本上市96層的3D QLC NAND，其中西部數(shù)據(jù)/鎧俠已經(jīng)推出112層3D QLC NAND，預(yù)計(jì)2020下半年大規(guī)模生產(chǎn)，長(zhǎng)江存儲(chǔ)已經(jīng)推出128層QLC NAND，預(yù)計(jì)今年底或明年初量產(chǎn)。

英特爾最早于2017年推出了64 層 QLC NAND，2019年該公司又推出96層QLC NAND，預(yù)計(jì)今年年底推出的144層 3D NAND也將采用QLC技術(shù)。英特爾已經(jīng)將QLC大規(guī)模應(yīng)用在SSD中，據(jù)報(bào)道，截至今年2月，英特爾大連工廠共生產(chǎn)了1000萬(wàn)塊QLC SSD。

美光之前與英特爾共同研發(fā)QLC NAND，并于2018年宣布64層3D QLC NAND產(chǎn)品開(kāi)始生產(chǎn)和出貨，隨后美光還發(fā)布了Micron 5210 ION固態(tài)硬盤(pán)，是全球首款QLC NAND SSD，相比TLC NAND提供的位密度提高33％。2020年5月，美光推出了兩款SSD，其中一款2210 SSD就采用了是96層 3D QLC NAND。

三星2019年在自己研發(fā)的860 QVO固態(tài)硬盤(pán)，嵌入一顆容量高達(dá)1TB的V-NAND QLC顆粒，2020年7月，三星發(fā)布了新款870 QVO SSD，采用其第二代 QLC 閃存，92層堆疊，可提供最高 560 MB/s 和 530 MB/s 的順序讀取和寫(xiě)入速度。

西部數(shù)據(jù)與鎧俠合作于2017年研發(fā)了64層3D QLC，2018年中，西部數(shù)據(jù)推出新的96層，密度為1.33Tb的3D QLC，2019年11月，該公司宣布其基于96層3D QLC顆粒的產(chǎn)品在2019年第三季度開(kāi)始出貨。2020年2月，西部數(shù)據(jù)宣布已經(jīng)與合作伙伴鎧俠成功研發(fā)出第五代3D NAND技術(shù)BiCS5，采用112層堆疊，BiCS5架構(gòu)主要基于TLC和QLC技術(shù)，將在2020年下半年大規(guī)模生產(chǎn)。

長(zhǎng)江存儲(chǔ)今年四月份首次推出QLC 3D NAND，不過(guò)值得關(guān)注的是，長(zhǎng)江存儲(chǔ)推出的這款QLC 3D NAND是128層的，是目前推出的QLC 3D NAND產(chǎn)品中層數(shù)最高的產(chǎn)品，長(zhǎng)江存儲(chǔ)表示，該產(chǎn)品已在多家控制器廠商SSD等終端存儲(chǔ)產(chǎn)品上通過(guò)驗(yàn)證，預(yù)計(jì)今年底或者明年初量產(chǎn)。

小結(jié)

近幾年NAND Flash的價(jià)格波動(dòng)也相當(dāng)大，2019年上半年，因?yàn)槭袌?chǎng)需求低迷，消費(fèi)類(lèi)NAND Flash價(jià)格大跌30%以上，后來(lái)價(jià)格也是反復(fù)。

今年第一季度因?yàn)橐咔樵?，供貨緊張，其價(jià)格漲幅超過(guò)30%，隨后NAND市場(chǎng)一直呈現(xiàn)下跌趨勢(shì)，據(jù)TrendForce最新預(yù)測(cè)，智能手機(jī)市場(chǎng)需求疲軟，服務(wù)器需求沒(méi)有復(fù)蘇跡象，預(yù)計(jì)第四季度價(jià)格將會(huì)持續(xù)下降，季跌幅約為10%。

不過(guò)不管是從短期還是長(zhǎng)期來(lái)看，更高層數(shù)和QLC技術(shù)帶來(lái)的更大容量和更低成本，將更有助于廠商獲得更多市場(chǎng)機(jī)會(huì)。

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