近日,三星電子宣布了在韓國平澤廠區(qū)的擴產(chǎn)計劃,除擴建采用極紫外光(EUV)的晶圓代工生產(chǎn)線及DRAM產(chǎn)能之外,還將擴大3D NAND閃存方面的產(chǎn)能規(guī)模。業(yè)界預(yù)估三星電子僅用于3D NAND閃存方面的投資額就達8萬億韓元(約合470億元人民幣)。新冠肺炎疫情導(dǎo)致NAND市場的不確定性大增。然而,三星電子過往多選擇在景氣低迷時大舉投資,以此增強其在存儲器領(lǐng)域的競爭力,此次再度大舉投資擴產(chǎn),或?qū)悠渌鸑AND閃存廠商的跟進,再掀NAND閃存的擴產(chǎn)浪潮。

三星、鎧俠率先擴產(chǎn)

據(jù)了解,三星電子將在平澤廠區(qū)的二期建設(shè)中投建新的3D NAND生產(chǎn)線,量產(chǎn)100層以上三星電子最先進的第六代V-NAND閃存,無塵室的施工5月份已經(jīng)開始進行。新生產(chǎn)線預(yù)計將于2021年下半年進入量產(chǎn)階段,新增產(chǎn)能約為2萬片/月的晶圓。

受新冠肺炎疫情的影響,當前NAND閃存市場上的不確定性仍然存在。根據(jù)集邦咨詢的報告,2020年第一季度NAND閃存出貨量與上季度大致持平,其中服務(wù)器供應(yīng)鏈的恢復(fù)狀況優(yōu)于筆記本電腦及智能手機,因此疫情對于數(shù)據(jù)中心需求的影響或許有限。但是筆記本電腦與手機品牌廠生產(chǎn)及物料供應(yīng)則受到零組件供應(yīng)鏈斷鏈的影響,也間接拖累了市場對NAND閃存的需求。

然而,在此情況下,三星電子依然選擇了擴產(chǎn)。去年年底,三星電子便啟動了中國西安廠二期的建設(shè),投資80億美元。西安廠二期主要生產(chǎn)100層以下的第五代V-NAND,平澤二廠則會生產(chǎn)100層以上的第六代V-NAND。三星NAND Flash生產(chǎn)線主要分布在韓國華城廠區(qū)、平澤廠區(qū)以及中國西安廠區(qū)。

除三星電子之外,近日有消息稱,鎧俠(原東芝)也將按照原計劃增產(chǎn)投資,在日本四日市工廠廠區(qū)內(nèi)興建3D NAND閃存新廠房“第7廠房”,總投資額預(yù)估最高達3000億日元(約合200億元人民幣),預(yù)定2022年夏天完工。鎧俠合作伙伴西部數(shù)據(jù)預(yù)估會分擔投資。

Gartner研究副總裁盛陵海指出,數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器受疫情影響較小,甚至疫情還推動網(wǎng)上直播、線上電子商務(wù)、線上教育、遠程辦公等對數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器的需求,讓存儲芯片的需求有所增加。

這或許是存儲廠商加碼投資3D NAND閃存的原因之一。

128層3D NAND成比拼重點

本次投資擴產(chǎn)及相關(guān)市場競爭當中,各大閃存廠商無疑將先進工藝放在了重點位置。三星電子此次在平澤二期中建設(shè)的就是100層以上的第六代V-NAND。目前三星電子在市場上的主流NAND閃存產(chǎn)品為92層工藝,預(yù)計今年會逐步將128層產(chǎn)品導(dǎo)入到各類應(yīng)用當中,以維持成本競爭力。

美光也在積極推進128層3D NAND的量產(chǎn)與應(yīng)用,特別是固態(tài)硬(SSD)領(lǐng)域,成為美光當前積極布局擴展的重點,與PC OEM廠商進行Client SSD產(chǎn)品的導(dǎo)入。美光科技執(zhí)行副總裁兼首席商務(wù)官Sumit Sadana表示,128層3D NAND如果被廣泛使用,將大大降低產(chǎn)品成本。美光于2019年10月流片出樣128層3D NAND。

今年第一季度SK海力士以14.47億美元的銷售額擊敗英特爾,重新奪回NAND閃存市場第五的位置,在全球市場中占比10.7%。受此激勵,預(yù)計SK海力士將向NAND閃存方面投入更多的力量。根據(jù)集邦咨詢的介紹,SK海力士將繼續(xù)增加96層產(chǎn)品的占比,同時著重進行制造工藝上的提升。SK海力士2019年6月發(fā)布128層TLC 3D NAND,預(yù)計今年將進入投產(chǎn)階段。

鎧俠今年1月發(fā)布112層3D NAND,量產(chǎn)時間預(yù)計在下半年。鎧俠今年的主力產(chǎn)品預(yù)計仍為96層,將滿足SSD方面的市場需求。隨著112層產(chǎn)能的擴大,未來鎧俠會逐步將之導(dǎo)入到終端產(chǎn)品中。

去年9月,長江存儲發(fā)布了64層3D NAND閃存。隨著生產(chǎn)線產(chǎn)能規(guī)模的擴大,長江存儲的產(chǎn)品也將陸續(xù)加入到市場競爭當中。有消息稱,長江存儲64層消費級固態(tài)硬盤將于今年第三季度上市。有分析認為,長江存儲今年的重點在于擴大產(chǎn)能,同時提升良率,并與OEM廠商合作進行64層3D NAND的導(dǎo)入。不過今年4月長江存儲也發(fā)布了兩款128層3D NAND閃存,量產(chǎn)時間約為今年年底至明年上半年。在先進工藝方面,長江存儲并不落于下風。

半導(dǎo)體專家莫大康指出,存儲芯片具有高度標準化的特性,且品種單一,較難實現(xiàn)產(chǎn)品的差異化。這導(dǎo)致各廠商需要集中在工藝技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模上比拼競爭力。因此,每當市場格局出現(xiàn)新舊轉(zhuǎn)換,廠商往往打出技術(shù)牌,以期通過新舊世代產(chǎn)品的改變,提高產(chǎn)品密度,降低制造成本,取得競爭優(yōu)勢。

QLC展現(xiàn)成本優(yōu)勢

在本輪NAND閃存競爭中,QLC(每個存儲單元可存儲4bit數(shù)據(jù))3D NAND閃存也是各大存儲廠商關(guān)注并且展開競逐的重點。

QLC的優(yōu)勢在于成本更低,但是它的性能特別是寫入性能和擦寫次數(shù)方面與TLC(每個存儲單元可存儲3bit數(shù)據(jù))產(chǎn)品相比有一定差距,使得此前市場對QLC產(chǎn)品的接受程度不高。對此,長江存儲市場與銷售高級副總裁龔翊指出,在QLC推出之際,3D NAND的堆疊層數(shù)還沒有現(xiàn)在這么高,主流為64層或96層,因而成本優(yōu)勢沒有表現(xiàn)出來。不過,隨著128層產(chǎn)品量產(chǎn),并逐步進入市場,QLC的成本優(yōu)勢將進一步得到體現(xiàn)。

此外,數(shù)據(jù)中心也將極大激發(fā)QLC的發(fā)展,成為QLC產(chǎn)品的巨大潛在市場。受疫情影響,在線應(yīng)用大熱,如在線會議、在線視頻、在線教育等。這些應(yīng)用在大數(shù)據(jù)中心存儲系統(tǒng)層面更多表現(xiàn)為對存儲器讀取能力的需求,一次性寫入之后更多是從數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)的讀取,而非頻繁寫入。而在這些方面QLC存儲器是有其應(yīng)用優(yōu)勢的,加上成本優(yōu)勢,將有效拉動市場對QLC的需要。今年4月,長江存儲發(fā)布兩款128層3D NAND,其中包括業(yè)內(nèi)首款128層QLC 3D NAND閃存,可提供1.33Tb的單顆存儲容量,展現(xiàn)了在QLC方面的市場競爭力。

“從全球的半導(dǎo)體市場結(jié)構(gòu)來看,計算機領(lǐng)域的市場份額占全球市場的1/3左右,消耗了全球45%左右的存儲器。”賽迪顧問分析師呂芃浩表示。2020年,5G等先進技術(shù)將首次應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心,而機器學習及其他AI技術(shù)的應(yīng)用也將創(chuàng)造新的學習和工作方式。這意味著,數(shù)據(jù)中心供應(yīng)商將有更多的機會發(fā)展和增強其現(xiàn)有業(yè)務(wù)。

英特爾也一直對QLC非常關(guān)注。從研發(fā)出64層QLC之后,英特爾就將其大量應(yīng)用到SSD中。目前,英特爾在大連工廠生產(chǎn)基于QLC的3D NAND SSD產(chǎn)品。有消息稱,英特爾計劃于2020年推出144 層 QLC產(chǎn)品。美光也于日前推出采用QLC NAND的經(jīng)濟型SSD,這顯示美光今年也加大了在QLC產(chǎn)品方面的投入力度。