闪存应用出现变数,厂商扩能满足需求

在过去的一年里，由于DVD播放机、数码相机、MP3播放机、数字有线机顶盒/卫星机顶盒、数字电视和可拍照手机等消费类电子产品销售一路看好，闪存成为半导体历史上鲜见的热销产品。根据市场分析公司iSuppli的研究报告，如果将多芯片封装产品(Multi-chip Package)计算在内，全球闪存产品销售额2003年增长47%，达到116亿美元，而出货量则从2002年的179亿件提高到247亿件，增长38%。
在目前的闪存产品中，主要有NOR和NAND两类，目前NOR类产品在市场中居于主导地位，由于技术的演变和用户端产品的功能要求增加，这种现状在今后几年有望大翻盘。由于市场需求的巨大驱动，传统的闪存产品供应商陆续增大产能，不断推出新品；而一些原本无此产品的厂商也纷纷涉足，使该产品领域竞争有增无减，甚至面临新一轮产能过剩。

NOR和NAND此消彼长：
两年之后打成平手
2003年，NAND闪存占整体市场的35%左右，而包括多芯片封装产品在内，NOR则占据了剩余的65%，其中多芯片封装产品的份额占闪存整体市场的17%。NOR由于先入为主和较高的存储密度，在多功能手机、机顶盒、DVD播放机和数码相机等消费类电子产品中得到广泛应用。但相对NAND闪存而言，NOR也有一些致命的缺点，其中最大的是价位较高。在消费类电子产品中成本因素是产品成功的关键。尽管现有的产品设计中仍在使用传统的NOR闪存，但在技术和标准不断演变的趋势下，一旦需要对设计做根本性的更改，转而使用NAND产品的比例将大幅度增加。
以手机为例，目前市场上第二代手机广泛使用NOR闪存做为现场执行(Execute in Place)码存储器，而用SRAM或PSARM(Pseudo SRAM)作为缓冲或工作存储。但随着2.5G和3G时代的来临，可以明显预见，未来的手机不仅是作为通话工具，而更多的是数据业务(见图1)。

图1 全球手机市场数据业务增长态势

图2 全球闪存市场的需求变化

内嵌有MP3、照相机、PDA等功能的手机将主导未来3G市场，这些手机在设计中不仅仅是简单地增加功能，由于数据处理量的增大，需要从基带处理器、应用处理器、显示、接口、蓝牙功能、照相甚至视频模块等一并考虑，所带来的是设计的根本改变。同时，硅片含量的增加也促使此类手机成本直线上升，但一般预计未来高端手机的价格上限是300美元左右，新的设计在选用闪寸产品时，自然会有一部分转向NAND产品。
但在总体消费类电子产品市场，成本无疑将是主导中低端产品的主要因素。NAND闪存由于其较低的价格和较高的单位成本存储密度，在一些消费类电子产品中得到广泛应用是大势所趋。iSuppli公司预计NOR闪存的份额将从2003年的65%降低到2004年的58%，相反，NAND闪存的份额将从2003年的35%增加到2004年的42%。到2007年，NAND将成为主导闪存市场的产品，在整体闪存247亿美元的市场总量中占57%，而NOR闪存则退居43%。

最后的悬念：
手机选用NOR还是NAND
还是以手机为例，采用NAND闪存进行设计的解决方案是NAND加SDRAM的方式，这种解决方案相对于NOR加SRAM或PSARM的方式自然具有成本方面的优势，即使在目前NAND闪存价格已经大幅度上涨的情况下，仍然比NOR闪存低30%左右。除成本因素外，NAND第二个优势是NAND既可用于码存储，也可用于数据存储，自然也可以使信息在两种格式之间自由转换。
但利用NAND的不利因素是，选用的芯片组必须能够支持这样一个存储方式，另外在从NAND向SDRAM传输数据时会产生延迟，功耗也将增大，这些对于功耗捉襟见肘的高端手机自然是不愿看到的。有人认为，目前手机设计采用NAND闪存作为码存储器的另一个缺点是，产生误码和失效的几率比较高。因此，手机制造商需要考虑产品的性能、合格率和可靠性等问题，但要做到这点并非容易。这些在一定程度上也将制约NAND快速替代NOR。然而三星和东芝两家公司认为，3G手机业务的开展，将导致市场总体销售转向NAND。 但真正达到这样的目标，仍需要在应用处理器、芯片组和操作系统等方面做相应的改进。
业内人士认为，虽然NAND具有价格上的优势，但性能方面有局限性。由于手机市场用户差异很大，在产品性能和价位之间有不同的侧重点。面向高端市场的手机产品可能选择NOR+SRAM/PSRAM更加合适，而对于低端市场的手机产品，更看重的是产品的价格，因此选用NAND+SDRAM可能优势更大。
由于手机必须采用NOR闪存做为启动存储器，常用的手机设计方案要么采用NAND另加一小NOR闪存作为启动存储器，要么采用单个大的NOR闪存，从目前的手机设计方案情况看，采用单个NOR闪存的情况更普遍。一些闪存供应商也在从另一途径，避开对于NOR的依赖。据了解，M-Systems公司正在同东芝和SanDisk公司合作，开发无需NOR就能使系统启动的闪存产品。但目前在高端手机市场出现的一种趋势是采用第一种设计方案，只不过采用的NOR闪存量更大而已。
Samsung Electronics推出了一款SGH-E100多功能手机，该手机被业内分析人士认为是一种很优秀的设计，它采用128M的NOR闪存作为XIP码存储器，128M的NAND闪存作为数据存储器，另有一个PSRAM作为工作存储器(working memory)。这样的手机设计虽然从表面上看对于NOR闪存和NAND闪存都是一个可以接受的方案，但手机作为NOR闪存一个最大的应用领域，在2003年接近65%的NOR闪存产品都是用在手机领域，对于NOR闪存供应商来说自然有一点“城门失守”的味道。
Intel公司是手机闪存市场第一大供应商，对于NAND在手机市场的大举进军不以为然。该公司坚持认为，对于主流产品，以及具有互联网访问功能的高端手机，还是NOR占主导地位，NAND闪存在手机产品中的应用数量非常有限，如具有MP3功能的手机。另外针对NOR存储密度的缺陷，Intel和AMD等其它NOR闪存供应商，同时在向每单元多数据位的架构转变，目标是将NOR产品密度提高到NAND水平。

全球闪存市场：
一夜之间大洗牌
由于NOR和NAND两种闪存产品的此消彼长，2003年全球闪存市场的格局也呈现大幅度调整。根据iSuppli公司发布的2003年全球闪存市场供应商排名，Samsung Electronics 和Toshiba两家主要关注NAND产品的公司成长最快，市场份额分别为19.4%和16.4%，Fujitsu和AMD成立的合资公司FASL LLC公司市场份额有所下降，但基本维持不变。受影响最大的是Intel公司，2002年的第一大闪存供应商滑落到2003年的第四位，由于该公司的主要产品是NOR型闪存，显示业界接受NAND的速度正在加快。但Intel公司在手机用闪存和MCP产品方面仍占据市场的主体，各自接近30%左右。
Samsung Electronics 和Toshiba两家公司2003年成功的关键在于数码相机、MP3和新型手机等对NAND闪存的巨大需求量，另外用于移动存储的USB硬盘也是NAND闪存应用的一大领域。但并非只有NAND闪存从快速发展的消费类电子产品领域获益，NOR闪存在DVD播放机、机顶盒以及其他一些消费类电子产品中的应用也在持续增长。

2004年观象：
总体看好，价格稳定
消费类电子产品已经崛起成为拉动半导体产业发展的最主要动力之一，在未来一年中闪存市场自然会因此受益。 iSuppli公司预计今年闪存市场NOR和NAND产品的增长幅度分别为18%和70%，但并非所有的闪存供应商都是一路顺风。由于各家厂商在过去半年中纷纷扩大产能，不断推出新品，竞争的激烈程度可见一斑，价格上涨的趋势也将趋于平缓，甚至出现某种程度的回落。
32M及其以下的NOR产品供货依然比较紧张，价格比较稳定。但在进入第二季度后或许出现供求关系的转变，供货将比较充足，价格有望回落。首先是NOR产品目前还缺少一个影响很大的应用领域，虽然手机是传统的NOR应用大户，但市场份额在不断被NAND蚕食。另外自从2003年底到现在，有许多新开工的生产线，这些新扩充的产能可望在第二季度开始发挥效力。影响未来NOR产品市场的另一个因素在于，在过去的半年左右时间里，由于供货紧张，许多制造商采取了人为加大订单数量的策略，可能影响未来的需求关系。
与NOR产品相比，NAND闪存的供货可能更加紧张，有些产品不得不实行“配给制”，去年以来，由于USB硬盘和MP3等产品需求旺盛，使NAND闪存供不应求。但2003年以来所看到的价格大幅度上升趋势已经趋缓，这多半也是由于一些传统厂商的产能扩充和新手进入所致。价格上升变缓的原因也在于第一季度是传统的消费类电子产品销售淡季，市场需求的变化可能使市场中NAND产品供货紧张的状况得以缓解。但也有分析人士认为，由于今年第一季度与前两年有所不同，市场对USB硬盘和MP3等产品的需求比往年增长很多，STMicroelectronics和Hynix的闪存产品第一季度不可能面市，最早可能要等到第二季度，因此，今年整个上半年可能都需要对NAND产品实行“配给制”。

远期市场：
产能扩充，竞争激烈
Intel公司最近宣布了该公司声称的全球第一条90nm 闪存生产线，采用该先进工艺的NOR生产线在4月开始供应样品，在第三季度达到量产。业内人士预计，在Intel公司雄心勃勃的计划下，该公司的NOR闪存产能可以在2006年时扩大10倍，对于市场的影响很大。Intel公司新推出的产品是64M的每单元单数位(Single-bit-per-cell)闪存，而基于多级单元(Multi-level cell)的产品将在今年晚些时候推出。产品可以是256M、512M的分立形式，也可以是片叠式(die-stacked)，在8×11mm封装下的闪存可提供最大密度到1G的RAM可选产品。
NAND产品市场更是一番热火朝天的景象。Samsung Electronics、Renesas Technology 和Toshiba等一些传统的NAND产品生产商已经宣布了产能扩充的计划，市场发效有可能在第二季度开始。NAND市场的新人Hynix Semiconductor、STMicroelectronics已经开始推出新产品，传统的存储器生产商Infineon和Micron等也开始进入该市场拼杀。
为验证NAND闪存产品在移动设备存储器解决方案中的多功能性和上佳性能，Toshiba北美分部宣布，NAND闪存已成功用于Toshiba Digital Products Division(数字产品部)最近推出的新型PDA产品系列。该产品系列都以32M非易失性NAND闪存为存储器，在个人使用PDA时，重要数据可通过NAND闪存保存。
老牌NAND供应商Samsung Electronics已将一部分(约每月3万片200mm晶圆)DRAM产能转为生产NAND闪存，以便继续巩固在该市场的霸主地位。该公司继在一月份对NAND闪存扩大6000片晶圆/月之后，二月又宣布每月增加8000片300mm晶圆生产能力,据说该公司已经采用了90nm的生产工艺，NAND闪存产能扩大30%。东芝和SanDisk Corp.正在努力提高NAND产量，并把一家300毫米NAND芯片晶圆厂的建设时间表提前一年，即2005年。
华邦电子(Winbond Electronics)宣布，将原本计划在今年下半年动工的该公司300mm生产线提前到3月建设，在今后五年内将投入29亿美元，该生产线计划在2005年进入试生产，大部分产能将用于闪存产品。瑞萨科技(Renesas Technology)也在努力扩大其闪存数据存储芯片的产量，该公司的闪存架构名为“AND”闪存。
英飞凌(Infineon)公司已在2004年1月推出一款512-Mbit NAND闪存。Hynix Semiconductor计划在上半年量产512-Mbit NAND闪存，采用120纳米工艺。继512Mbit NAND闪存之后，Hynix计划在第四季度前采用90纳米工艺生产1Gbit和2Gbit NAND闪存，该公司的目标是在2005年以前成为全球第三大NAND闪存供应商。
AMD和富士通联合成立的合资公司飞索(FASL LLC)宣布， 采用更先进工艺的Spansion闪存目前已投入批量生产。Spansion 110纳米浮动栅技术突破了130纳米技术的限制，据称可为全功能的高密度闪存提供业界最卓越的性价比。初期产品将提供无线市场所需的1.8伏突发式以及3伏分页式产品系列。
据市场分析公司预测，DVD播放机、数码相机、MP3播放机、数字有线机顶盒/卫星机顶盒、数字电视和可拍照手机等消费类电子产品仍是未来几年驱动半导体产业发展的主要动力，使多家半导体厂商纷纷涉足该领域。市场分析公司Semico Research表示，如果各家闪存供应商都按计划扩充产能，则短缺现象可能在2004年下半年消失，随后可能转向供过于求。在晶圆尺寸增大，和加工工艺尺寸缩小的双重作用下，闪存市场从长期看可能面临新一轮的过剩。