手機和筆記型電腦儲存高容量多媒體影音資料的應用機會越來越高,主流非揮發性記憶體之一的NAND Flash市場空間也越來越廣。但由於當前全球經濟欲振乏力的陰影揮之不去,市場對短期內NAND Flash及固態硬碟(SSD)的營收規模預估漸趨保守,長期發展前景仍舊維持審慎樂觀。記憶體大廠正採取逐漸集中合作研發的投資模式,因應未來晴時多雲偶陣雨的市場波動。
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短期來看,市場仍保守觀望NAND Flash應用於筆記型電腦的發展態勢,今年下半年全球景氣持續低迷,整體NAND Flash供過於求的壓力不減反增,市場狀態好壞參半。根據Gartner統計數據顯示,去年全球記憶體產值為581億美元,今年則可能為550億美元,衰退5%,不過NAND Flash可成長14%,市場規模將達40億顆,銷售規模約為173億美元,預估明年可達53億顆;NAND Flash主要應用快閃記憶卡領域,市場規模正逐漸擴大,預估佔整體NAND Flash應用比例47%,也將從數位相機朝向手機領域發展。但另一方面,根據市調機構DRAMeXchange統計數據顯示,MP3播放器記憶卡銷售量,已從2008年Q1的48%下跌至Q2的17%,且在數位相機、iPod及3G版iPhone為大宗的應用需求未有明顯起色、「蘋果效應」雷大雨小之際,今年下半年快閃記憶卡的市場也已不再熱絡。原本眾所期待的SSD應用,根據Gartner預估,今年固態硬碟佔整體NAND Flash應用比例約只4%左右,規模相對有限,尚未能有效提振近期NAND Flash的頹勢。DRAMeXchange並指出,去年NAND Flash晶片價格已重挫58%,今年6~8月又再度下跌36%,平均價格仍呈下滑趨勢,未來整體銷售額也將進一步縮減。
NAND Flash應用正處於轉型關鍵,市場景氣陷於混沌未明階段。為因應此一態勢,Samsung、Toshiba、Hynix、Micron、Intel、Numonyx等正採取相關策略因應,朝向集中研發的投資模式,藉此分攤研發成本、節省專利授權費,降低成本風險面對市場景氣波動。Numonyx和Hynix在8月初宣布5年合作計劃,共同投資擴大NAND Flash生產線,並進一步研發可突破目前NAND Flash製程瓶頸的取代技術,例如將電荷儲存在絕緣體之內的CTF(Charge Trapping Flash)技術。Toshiba和日月光將在日本建立NAND後段封測廠;Toshiba與SanDisk繼續提高12吋晶圓廠Fab4產能;Hynix在南韓清州的12吋晶圓廠M11已開始投產;Micron計畫在Q4正式量產34奈米的32Gb NAND Flash。因此NAND Flash產業正朝向集中、大型、技術門檻高的趨勢發展。根據iSuppli及DRAMeXchange數據顯示,Samsung、Toshiba和Hynix三者市佔率,依舊維持在83%以上。
從長期來看,NAND Flash仍保有路遙知馬力的競爭優勢。NAND Flash傳輸速度快、較耐震、體積小;具備較少Memory Cell面積,Mb單位成本低。多媒體影音資料儲存應用仍會維持一定需求量,根據IC Insights預估,2010年每支手機內的NAND Flash容量可達2070Mb。隨著各大廠商陸續推出搭配32Gb~64Gb的MP3及PMP產品,影音多媒體儲存需求會繼續推動NAND Flash的發展。況且以NAND Flash記憶體晶片作為儲存基礎的SSD固態硬碟應用,更可進一步帶動NAND Flash的成長;低價電腦、UMPC、MID、Mini-Note等正在帶動SSD的應用廣度。工研院IEK預估2012年SSD佔NAND Flash應用比重將達30%,出貨量可達8000萬顆以上。不同於傳統硬碟讀寫頭移動的機械動作,SSD利用電位存取資料,因此具有低耗電、快速、較耐震、穩定度高、耐低溫、輕薄無噪音等特性,並可支援PATA、SATA及其他標準或組態介面。Toshiba已量產MLC技術為基礎、容量為128Gb的SSD;Micron將大舉進軍32GB到128GB高容量SSD市場;Samsung將在今年底出貨採用MLC技術、高容量256GB的SSD,也將在9月時推出應用於低價電腦的小容量SSD,在讀取和寫入速度均有進展;Intel也推出容量涵蓋32~160Gb、針對NB及伺服器應用的SATA SSD。
不過,SSD應用也有侷限所在,特定讀寫區損壞,儲存的資料恐將無法救回。工研院在8月底公布SSD性能測試軟體平台,運用系統資料管理方法、8通道高速平行讀寫技術及wear leveling演算法,可提升資料穩定度及SSD讀寫次數,寫入次數壽命可提高為20倍以上。但SSD和HDD價差仍約15~60倍左右,採用MLC(Multi-Level-Cell)技術或可降低SSD成本,可是存取速度也會受限。若資料讀寫時間變長,反覆讀寫次數難以提升,也限制其使用壽命,亦無法滿足多媒體資料儲存需求。如何兼顧,技術挑戰性不低。
此外NAND Flash目前使用的Floating Gate Flash技術,在45奈米製程之後將會面臨製程微縮的難題。因為Flash在寫入時,是利用電壓改變讓電荷從基板通過穿遂氧化層(Tunneling Oxide)儲存在Floating Gate內,即便在沒有電源情況下亦能保存;讀取資料時則可分辨Floating Gate內是否存有電荷,如此產生非揮發性記憶的性質。若進入45奈米階段,Floating Gate因距離過近會產生相互耦合干擾(Coupling Interference),功能便大受影響。因此有的廠商投入像是CTF或黃光微影等延續Flash微縮極限的改良技術;有的則正開發下一世代鐵電記憶體(FeRAM)、磁阻記憶體(MRAM)和相變化記憶體(PCM)等。例如Samsung與Hynix在6月底宣布合作共同研發STT-MRAM記憶體;Toshiba、NEC與Fujitsu已組成STT-MRAM開發聯盟,將在2010年前投資30億日圓研發費用。
NAND Flash市場應用處處有生機,當前景氣回溫不易,勝利的果實終將掌握在研發資金雄厚、耐心等待契機的大廠手上。重整旗鼓、來日方長,NAND Flash仍將扮演舉足輕重角色。