在企业领域持续投资于服务器基础设施,特别是在人工智能应用的推动下,企业级SSD需求增加的同时,消费电子市场却依旧疲软。加之NAND供应商在2024年下半年积极扩大生产,预计到2024年第三季度,NAND闪存供应充足率将上升至2.3%,进而限制了整体价格上涨幅度,仅保持在较为温和的5%-10%之间。
今年上半年,NAND闪存价格因厂商控制生产而强劲反弹,帮助制造商恢复盈利水平。但随着生产显著提速和零售端需求不振,晶圆现货价格大幅下滑,部分晶圆价格甚至较合约价格低出超过20%,这让人对后续价格持续上涨的可持续性产生疑问。
就消费级SSD而言,虽然笔记本销售即将进入传统旺季,但客户的备货态度仍然保守。电脑终端产品的价格尚未完全消化去年的涨价影响,2024年下半年的采购量也未见显著增长。随着供应商将PC客户端SSD生产工艺升级至2XX层,产能有所增加,但疲软的需求持续抑制价格上涨。此外,QLC与TLC产品间较大的价格差距促使更多PC买家转向QLC解决方案,加剧了价格竞争。因此,预计2024年第三季度PC客户端SSD的价格涨幅将较为有限,约为3%-8%。
在企业级市场方面,人工智能服务器部署的扩展正在推动IT基础设施的大规模投资,第三季度服务器OEM订单显著增加。尽管智能手机和笔记本电脑的订单趋于保守,NAND闪存市场整体趋向平衡。高容量QLC企业级SSD主要由两大模块制造商供应,其他制造商则在下半年激烈争夺企业级SSD订单以优化产能利用率。因此,预计2024年第三季度企业级SSD的价格涨幅较为显著,将达到15%-20%。
至于eMMC市场,2024年第三季度缺乏明显的需求驱动力,但模块制造商力推价格上涨,预期此部分合约价格基本保持稳定,涨幅微乎其微。
在UFS领域,充足的库存水平以及智能手机OEM缓慢的消耗速度,加之模块制造商提供的更多供应选项,为买家提供了更多选择。尽管模块制造商试图在第三季度实现大幅度提价,但由于买家库存充足且市场需求疲软,供应商可能需要妥协。因此,2024年第三季度UFS合约价格预计仅上涨3%-8%。
总结而言,尽管企业级市场需求旺盛为价格上涨提供了支撑,但消费级市场的平淡表现及供应链产能的提升共同作用,导致整体NAND闪存产品价格的上涨趋势保持温和。各细分市场表现各异,反映出不同领域内供需动态的复杂性。
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随着数据存储需求的日益增长,3D NAND闪存技术凭借其高密度和低成本特性,已成为非易失性存储领域的关键技术。为满足面积密度的持续缩放趋势,3D NAND层数不断增加,这促使了双层乃至三层架构的出现,以避免对更复杂蚀刻工艺的需求。然而,这种多层结构在两层交界处引入了新的可靠性挑战。
此前TechInsights对从SK hynix 2TB SSD(型号H25T3TDG8C-X682,使用PC811 HFS002TEM9X152N设备)中提取的SK hynix 238L 512 Gb 3D NAND芯片分析,并针对市场上的主流产品包括三星236L、SK hynix 238L、美光232L以及长江存储232L等2xx层TLC NAND产品,同时还有KIOXIA和西部数据的112L/162L以及Solidigm的144L/192L(FG)产品线,作了对比分析:
其中,有一个评估3D NAND单元效能时的关键指标,垂直单元存储效率(VCE, vertical cell efficiency),它对NAND单元的工艺、设计、集成及设备运行至关重要。随着堆叠的总栅极数增加,单元VC孔的高度也随之上升。为降低VC高度和长宽比,一种策略是通过减少dummy栅极、通道栅极和选择栅极的数量来提升垂直单元效率。VCE可定义为活跃单元占总栅极的比例,即活跃WL(Word Line)数量除以总集成栅极数量。
例如,一个NAND串由活跃WL、通道WL(含dummy WL)和选择器(源/漏极)组成。若其包含96个活跃WL和总计115个栅极,则VCE为83.5%,计算方法为96除以115。VCE越高,对工艺集成越有利,能实现更低的长宽比和更高的生产效率。
三星在每一代产品中均保持最高的VCE水平,如单层结构的128L达到94.1%,176L COP V-NAND为92.1%,而236L第二代COP V-NAND则达到了94.8%。长江存储的232L Xtacking3 VCE为91.7%,美光232L为91%。KIOXIA的162L产品VCE稍低,为88%。SK hynix 238L拥有259个总栅极,VCE为91.9%,尽管较出色,但仍略低于三星的236L水平。
随着3D NAND技术向更高层数发展,提高垂直单元效率成为降低制造复杂度、提升成本效益的关键因素,而各存储巨头之间的技术竞赛也正围绕这一核心指标激烈展开。
NAND技术最新路线
2024年第二季度,3D NAND闪存技术路线图迎来了最新更新,展现了存储技术领域的快速发展和竞争格局。以下是对主要厂商技术进展的深入分析:
三星(Samsung)
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V7世代:三星已将单层结构改为双层结构,并将2D外围阵列设计转变为Cell-on-Periphery(COP)集成。目前,三星已向市场推出第二代COP结构的V8 236层1Tb TLC产品。
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最新发布的V9代为接近300层的286层产品,再次体现了其在层数上的突破。三星还将引入混合键合技术(hybrid bonding),类似于铠侠(KIOXIA)即将推出的218层CBA技术和长江存储(YMTC)现有的Xtacking技术。
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V6P版本:三星为990 EVO新增了133层V6 Prime(V6P)版本,作为128层V6的补充。133层为单层结构,无COP设计,总门数为133,有效字线数由128增至133,512Gb裸片上两个面各有两个子平面,速度提升至1600MT/s。
铠侠(KIOXIA)和西部数据(WDC)
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继续沿用BiCS结构,当前市场上主要为112层(第5代)产品,去年推出了162层的第6代BiCS,但该代产品生命周期可能较短。
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计划跳过第7代,直接进入BiCS第8代,第直接采用218层,后续正在开发284层的产品,两者都将采用两片晶圆的混合键合技术。若300层以上技术进展顺利,可能会跳过284层。
美光(Micron)
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美光在128层时从FG CuA转为CTF CuA集成方式,已推出176层和232层产品。
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目前正开发第7代产品,预计低于300层,类似三星的286层,未来可能直接跳至400层以上。
SK海力士(SK hynix+Solidigm)
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Solidigm(原Intel NAND业务)已推出144层QLC NAND,采用三甲板设计。192层QLC已面市,下一步将迈向更高层数,但其计划受SK海力士影响存在变数。
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SK海力士继续采用4D PUC结构,V7 176层产品将在2024年持续供应,而238层V8 4D PUC产品将很快广泛应用于市场。去年已宣布321层V9 4D PUC样品,下一个节点可能为3yy层(如370层或380层),位于400层以下。
长江存储(YMTC)
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Xtacking结构:长江存储采用双晶圆混合键合的Xtacking结构,跳过了176层,直接进入232层。在开发232层之前,长江存储内部曾有过192层和198层样品,但最终选择了直接过渡到232层。
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下一代G5产品将拥有超过300层,并采用Xtacking 4技术。由于受到美国芯片禁令影响,长江存储可能将更多精力转向已发布的128L和232L QLC设备,并为未来3D NAND开发多Xtacking技术。同时,长江存储正对包括美光在内的NAND竞争对手提起专利诉讼。
旺宏(MXIC)
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旺宏已向市场提供了首款3D NAND产品,如为任天堂Switch提供的48层3D NAND芯片,目前正在采购相关零部件。旺宏正在开发第二代96层产品。
2024年内,200层及接近300层的3D NAND产品将成为市场主流,预示着存储密度和性能的新一轮飞跃。
未来两到三年内,市场有望见到超过500层乃至600、700层的3D NAND产品,这将依赖于更先进的混合键合技术和优化的铁电材料,以及低温HAR蚀刻技术。
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