手机和笔记本电脑储存高容量多媒体影音数据的应用机会越来越高,主流非挥发性内存之一的NAND Flash市场空间也越来越广。但由于当前全球经济欲振乏力的阴影挥之不去,市场对短期内NAND Flash及固态硬盘(SSD)的营收规模预估渐趋保守,长期发展前景仍旧维持审慎乐观。内存大厂正采取逐渐集中合作研发的投资模式,因应未来晴时多云偶阵雨的市场波动。

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短期来看,市场仍保守观望NAND Flash应用于笔记本电脑的发展态势,今年下半年全球景气持续低迷,整体NAND Flash供过于求的压力不减反增,市场状态好坏参半。根据Gartner统计数据显示,去年全球内存产值为581亿美元,今年则可能为550亿美元,衰退5%,不过NAND Flash可成长14%,市场规模将达40亿颗,销售规模约为173亿美元,预估明年可达53亿颗;NAND Flash主要应用快闪记忆卡领域,市场规模正逐渐扩大,预估占整体NAND Flash应用比例47%,也将从数字相机朝向手机领域发展。但另一方面,根据市调机构DRAMeXchange统计数据显示,MP3播放器记忆卡销售量,已从2008年Q1的48%下跌至Q2的17%,且在数字相机、iPod及3G版iPhone为大宗的应用需求未有明显起色、「苹果效应」雷大雨小之际,今年下半年快闪记忆卡的市场也已不再热络。原本众所期待的SSD应用,根据Gartner预估,今年固态硬盘占整体NAND Flash应用比例约只4%左右,规模相对有限,尚未能有效提振近期NAND Flash的颓势。DRAMeXchange并指出,去年NAND Flash芯片价格已重挫58%,今年6~8月又再度下跌36%,平均价格仍呈下滑趋势,未来整体销售额也将进一步缩减。

NAND Flash应用正处于转型关键,市场景气陷于混沌未明阶段。为因应此一态势,Samsung、Toshiba、Hynix、Micron、Intel、Numonyx等正采取相关策略因应,朝向集中研发的投资模式,藉此分摊研发成本、节省专利授权费,降低成本风险面对市场景气波动。Numonyx和Hynix在8月初宣布5年合作计划,共同投资扩大NAND Flash生产线,并进一步研发可突破目前NAND Flash制程瓶颈的取代技术,例如将电荷储存在绝缘体之内的CTF(Charge Trapping Flash)技术。Toshiba和日月光将在日本建立NAND后段封测厂;Toshiba与SanDisk继续提高12吋晶圆厂Fab4产能;Hynix在南韩清州的12吋晶圆厂M11已开始投产;Micron计划在Q4正式量产34奈米的32Gb NAND Flash。因此NAND Flash产业正朝向集中、大型、技术门坎高的趋势发展。根据iSuppli及DRAMeXchange数据显示,Samsung、Toshiba和Hynix三者市占率,依旧维持在83%以上。

从长期来看,NAND Flash仍保有路遥知马力的竞争优势。NAND Flash传输速度快、较耐震、体积小;具备较少Memory Cell面积,Mb单位成本低。多媒体影音数据储存应用仍会维持一定需求量,根据IC Insights预估,2010年每支手机内的NAND Flash容量可达2070Mb。随着各大厂商陆续推出搭配32Gb~64Gb的MP3及PMP产品,影音多媒体储存需求会继续推动NAND Flash的发展。况且以NAND Flash内存芯片作为储存基础的SSD固态硬盘应用,更可进一步带动NAND Flash的成长;低价计算机、UMPC、MID、Mini-Note等正在带动SSD的应用广度。工研院IEK预估2012年SSD占NAND Flash应用比重将达30%,出货量可达8000万颗以上。不同于传统硬盘读写头移动的机械动作,SSD利用电位存取数据,因此具有低耗电、快速、较耐震、稳定度高、耐低温、轻薄无噪音等特性,并可支持PATA、SATA及其他标准或组态接口。Toshiba已量产MLC技术为基础、容量为128Gb的SSD;Micron将大举进军32GB到128GB高容量SSD市场;Samsung将在今年底出货采用MLC技术、高容量256GB的SSD,也将在9月时推出应用于低价计算机的小容量SSD,在读取和写入速度均有进展;Intel也推出容量涵盖32~160Gb、针对NB及服务器应用的SATA SSD。

不过,SSD应用也有局限所在,特定读写区损坏,储存的数据恐将无法救回。工研院在8月底公布SSD性能测试软件平台,运用系统数据管理方法、8信道高速平行读写技术及wear leveling算法,可提升数据稳定度及SSD读写次数,写入次数寿命可提高为20倍以上。但SSD和HDD价差仍约15~60倍左右,采用MLC(Multi-Level-Cell)技术或可降低SSD成本,可是访问速度也会受限。若数据读写时间变长,反复读写次数难以提升,也限制其使用寿命,亦无法满足多媒体数据储存需求。如何兼顾,技术挑战性不低。

此外NAND Flash目前使用的Floating Gate Flash技术,在45奈米制程之后将会面临制程微缩的难题。因为Flash在写入时,是利用电压改变让电荷从基板通过穿遂氧化层(Tunneling Oxide)储存在Floating Gate内,即便在没有电源情况下亦能保存;读取数据时则可分辨Floating Gate内是否存有电荷,如此产生非挥发性记忆的性质。若进入45奈米阶段,Floating Gate因距离过近会产生相互耦合干扰(Coupling Interference),功能便大受影响。因此有的厂商投入像是CTF或黄光微影等延续Flash微缩极限的改良技术;有的则正开发下一世代铁电内存(FeRAM)、磁阻内存(MRAM)和相变化内存(PCM)等。例如Samsung与Hynix在6月底宣布合作共同研发STT-MRAM内存;Toshiba、NEC与Fujitsu已组成STT-MRAM开发联盟,将在2010年前投资30亿日圆研发费用。

NAND Flash市场应用处处有生机,当前景气回温不易,胜利的果实终将掌握在研发资金雄厚、耐心等待契机的大厂手上。重整旗鼓、来日方长,NAND Flash仍将扮演举足轻重角色。