存儲芯片邁入下行周期，大廠的“保守”與“激進(jìn)”

進(jìn)入第四季度，由于消費電子市場需求持續(xù)疲軟，存儲芯片供應(yīng)鏈庫存仍舊高企，價格跌幅不斷擴大。全球市場研究機構(gòu)TrendForce集邦咨詢數(shù)據(jù)顯示，今年第四季度DRAM價格跌幅將擴大至13~18%，NAND Flash在第四季度同樣維持下跌趨勢，價格跌幅則將擴大至15~20%。

存儲芯片市場迎來下行周期，產(chǎn)業(yè)變得愈發(fā)保守起來，比如縮減產(chǎn)能、靈活調(diào)整資本支出。美光科技預(yù)計2023財年資本支出為80億美元，同比下滑33%；鎧俠日本的兩座NAND閃存工廠從10月開始晶圓生產(chǎn)量將減少約30%；三星表示可能靈活調(diào)整2023年設(shè)備方面的資本支出；SK海力士決定將明年的投資規(guī)模從今年預(yù)計的15萬億韓元至20萬億韓元減少到50%以上的標(biāo)準(zhǔn)。

不過，在逆境之下，存儲大廠始終對先進(jìn)技術(shù)保持積極投入的態(tài)度。

內(nèi)存：豪賭先進(jìn)制程

對DRAM芯片而言，先進(jìn)制程意味著高能效與高容量，以及更好的終端使用體驗。當(dāng)前，DRAM先進(jìn)制程工藝——10nm級別，經(jīng)歷了1x、1y、1z與1α四代技術(shù)，目前來到了第五代。

美光率先發(fā)力，1β DRAM即將量產(chǎn)

11月2日，美光科技宣布采用全球先進(jìn)技術(shù)節(jié)點的1β DRAM產(chǎn)品已開始向部分智能手機制造商和芯片平臺合作伙伴送樣以進(jìn)行驗證，并做好了量產(chǎn)準(zhǔn)備。美光率先在低功耗 LPDDR5X 移動內(nèi)存上采用該新一代制程技術(shù)，其最高速率可達(dá)每秒8.5Gb。

圖片來源：美光科技

美光透露，與1α相比，1β 技術(shù)可將能效提高約15%，內(nèi)存密度提升35%以上，單顆裸片容量高達(dá)16Gb。美光認(rèn)為，隨著LPDDR5X的出樣，移動生態(tài)系統(tǒng)將率先受益于1β DRAM產(chǎn)品的優(yōu)勢，從而解鎖下一代移動創(chuàng)新和先進(jìn)的智能手機體驗，并同時降低功耗。

據(jù)美光DRAM制程集成副總裁Thy Tran表示，1β節(jié)點DRAM的量產(chǎn)已全面準(zhǔn)備就緒，將會率先在日本工廠量產(chǎn)，之后也會在中國臺灣量產(chǎn)。除此之外，美光還計劃在未來一年在嵌入式、數(shù)據(jù)中心、客戶端、消費類產(chǎn)品、工業(yè)和汽車等領(lǐng)域量產(chǎn)1 β節(jié)點，推出包括顯示內(nèi)存和高帶寬內(nèi)存等產(chǎn)品。

三星緊隨其后，2023進(jìn)入1bnm工藝階段

在10月召開的Samsung Foundry Forum 2022活動上，三星對外公布了DRAM技術(shù)路線圖。按照規(guī)劃，三星將于2023年進(jìn)入1bnm工藝階段，即第五代10nm級別DRAM產(chǎn)品，芯片容量將達(dá)到 24Gb（3GB）- 32Gb（4GB），原生速度將在 6.4-7.2Gbps。

與目前主力第四代10nm級DRAM相比，三星第五代10nm級DRAM的線寬（半導(dǎo)體中電子經(jīng)過的電路寬度）減少了2nm以上。為了克服DRAM擴展到10nm范圍以外的挑戰(zhàn)，三星一直在開發(fā)圖案化、材料和架構(gòu)方面的顛覆性解決方案，高K材料等技術(shù)正在順利進(jìn)行中。

三星還計劃2026年推出DDR6內(nèi)存，2027年實現(xiàn)原生10Gbps的速度。與此同時，三星新一代GDDR7顯存將在明年問世。

閃存：邁向更高層數(shù)

自三星2013年推出全球首款3D NAND閃存之后，閃存層數(shù)與架構(gòu)不斷突破，容量也不斷提升。目前可以量產(chǎn)的NAND Flash最高層數(shù)已經(jīng)達(dá)到了232層，未來閃存廠商還將朝著238層、300層甚至更高層數(shù)邁進(jìn)。

美光：232層NAND量產(chǎn)

2022年7月，美光科技宣布推出全球首款232層NAND，該產(chǎn)品現(xiàn)已在美光新加坡工廠量產(chǎn)，它最初以組件形式通過美光旗Crucial英睿達(dá)SSD消費產(chǎn)品線向客戶發(fā)貨。與前幾代美光NAND相比，美光232層NAND具有業(yè)界最高的面密度，并提供更高的容量和更高的能效，從而為客戶端到云端等數(shù)據(jù)密集型用例提供支持。

232層NAND不是美光閃存技術(shù)迭代的終點，今年5月該公司曝光的技術(shù)路線圖顯示，232層之后美光還將發(fā)力2YY、3XX與4XX等更高層數(shù)。

SK海力士：238層NAND明年上半年量產(chǎn)

2022年8月，SK海力士宣布成功研發(fā)238層512Gb TLC 4D NAND閃存，計劃在2023年上半年正式投入量產(chǎn)。238層NAND閃存成功堆棧更高層數(shù)的同時，實現(xiàn)了業(yè)界最小的面積。

新產(chǎn)品每單位面積具備更高的密度，借其更小的面積能夠在相同大小的硅晶片生產(chǎn)出更多的芯片，因此相比176層NAND閃存其生產(chǎn)效率也提高了34%。此外，238層NAND閃存的數(shù)據(jù)傳輸速度為2.4Gbps，相比前一代產(chǎn)品提高了50%，芯片讀取數(shù)據(jù)時的能源消耗也減少了21%。

三星：1Tb TLC第8代V-NAND已量產(chǎn)

11月7日，三星宣布已開始量產(chǎn)三星產(chǎn)品中具有最高存儲密度的1Tb（太字節(jié)）三級單元（TLC）第8代V-NAND，其輸入和輸出(I/O)速度高達(dá)2.4 Gbps(千兆比特每秒)，相比上一代提升了1.2倍，這可以滿足PCIe 4.0和更高版本PCIe 5.0的性能要求。

三星1Tb TLC 第8代V-NAND產(chǎn)品

業(yè)界透露，三星第8代V-NAND層數(shù)達(dá)到了236層。此外，三星還計劃到2030年推出超過1000層的產(chǎn)品，以更好地支持未來的數(shù)據(jù)密集型技術(shù)。

鎧俠與西數(shù)：未來發(fā)力500+層NAND

2022年10月，鎧俠宣布和西部數(shù)據(jù)位于日本四日市的合資工廠Fab7竣工，該工廠具備生產(chǎn)第六代162層閃存（BiCS6）和未來先進(jìn)3D閃存的能力，計劃于2023年初開始出貨162層閃存。

與第五代技術(shù)相比，BiCS6的橫向單元陣列密度提高了10%；同時，它降低了每單位的成本，使每個晶圓的存儲數(shù)量增加了70%。

此前5月西部數(shù)據(jù)公布的技術(shù)路線圖顯示，兩家公司2032年之前還將陸續(xù)推出200層以上、300層以上、400層以上與500層以上閃存技術(shù)。

結(jié)語

盡管半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展暫時進(jìn)入“寒冬”，但存儲芯片賽道上的技術(shù)競爭仍舊十分激烈。無論是第五代10nm級DRAM技術(shù)，還是更高層數(shù)堆疊的NAND Flash，存儲大廠都在積極發(fā)力，以保持市場領(lǐng)先地位，并滿足市場對高容量、高性能產(chǎn)品需求，呈現(xiàn)出持續(xù)發(fā)展的潛能。冬天到了，存儲產(chǎn)業(yè)的春天還會遠(yuǎn)嗎？