5G移动市场风云变化 美光尖端存储芯片发力四大应用市场

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作为全球存储芯片的巨头之一，美光科技在DRAM和NAND市场都取得了丰硕的成果。根据最新公布的美光2021财年第二季度财报显示，该季度美光科技营收62.4亿美元，同比增长30%，环比增长8%。受益于汽车、服务器和5G移动终端设备搭载了更多的存储芯片，美光科技将在下一个财季达到更高的营收目标。

2021年全球移动存储在5G市场前景如何？不同价位的5G手机对存储容量和响应速度有何需求？主流配置变化如何演进？5G未来新应用对存储需求有哪些变化？2021年美光科技在主要市场的增长目标如何？4月14日，美光移动产品事业部全球产品营销总监魏松带来了精彩的5G移动存储市场分析，以及美光存储产品和方案的最新解读。

图：美光科技移动产品事业部全球产品营销总监 魏松

作为全球知名的存储厂商之一，美光科技如何前瞻2021年存储产品在5G市场的发展趋势？美光在移动存储领域主要的市场机会和技术挑战是什么？

魏松：我在2013年加入美光，我们团队的主要职能是关注全球5G前沿市场趋势，定义新一代产品，包括5G应用和未来6G的应用，需要哪些差异化和创新的存储解决方案，此外我们团队聚焦和手机生产链合作以及推广。

我们团队在2020年12月做了一份年底总结报告以及对2021年的趋势展望，很高兴趁今天这个机会，通过电子发烧友的平台可以和大家分享、探讨。在分享我们对2021年的趋势看法之前，我想先对2020年的手机市场做个快速的回顾：

一、 2017年，随着4G手机市场逐渐饱和，全球手机出货量已经开始出现逐年下滑趋势。由于新冠疫情的影响，全球智能手机出货量出现了小幅度下滑。2020年全球手机市场的里程碑主要体现在5G手机市场的起飞，根据第三方提供的手机报告显示，全球5G手机出货量达到2.4亿部，占据全球智能手机出货量的20%。相对于3G、4G起飞之年，5G手机交出了一份漂亮的答卷。

二、 对于5G手机市场而言，由于中国在5G时代站在了第一梯队（5G牌照正式发放2019年6月6日，美/韩/瑞士在同年4月，英国同年5/30），不仅仅是5G牌照发放时间，还包括5G专利技术，特别在疫情下国家层面快速控制疫情蔓延恢复经济，5G的网络建设和5G产品开发得以稳健开展。

三、根据信通院的数据：2020年中国市场5G出货达到163Mu, 218款5G手机上市；分别占到中国智能手机市场的55%和60%。在全球5G智能手机市场，可以说2020年是中国的5G之年，中国市场的5G手机占全球~74%；

四、根据信息产业部的数据,从5G基站和5G终端连接的数量看，到2020年底，中国一共累计有80万5G基站，近2亿终端连接5G网络。这个数字也占到全球的70%以上。

展望2021年，随着全球经济复苏，智能手机市场特别是5G市场会有一个大幅度的提升，真正进入到一个5G换机时代（2019：5G元年；2020：5G起飞第一年；2021~2022: 5G 换代，渗透率超过60%）。根据中国信通院最新第一季度的5G手机出货量，已经占据整体出货量的70%以上。我们预计2021全球5G智能手机出货相较于2020年应该会翻倍，上看大于5亿，渗透率逼近40%。

今年，美光在移动存储领域主要的市场机会和技术挑战是什么？

魏松：我们可以从存储的两大产品类别，对于他们的技术趋势和容量趋势进行探讨。一类负责存储代码、图片和视频的Nand Flash，还有一种是运行程序的内存DRAM。

在Nand Flash角度，随着UFS3.1标准正式发布，在2020年上半年部分的5G旗舰机第一次采纳这个标准，到下半年UFS3.1已经成为旗舰高端5G手机标配，2021年中档5G手机很快可以看到UFS3.1产品上市，以便进一步提升性能保证用户体验。UFS3.1从旗舰机型快速下沉到中档5G手机。

我们预计UFS3.1出货量unit和bits在2021年双双进一步扩大占比（unit%:41%; bits%: 69%），中低端5G手机会以UFS2.1/2.2为主, 包括部分机型会采用eMMC。

从容量程度来看，从今年第一季度发布的手机看，128GB基本是最低配置（当然第一季度以旗舰机，高端机为主），256G成为第二主流配置，甚至512GB也成为未来的呼声。原因是5G带来新的应用，新的用户场景需要更大的内存来保存更高质量的照片、视频、游戏和多媒体信息。但是我们相信128GB也会成为后续5G手机（包括中低端）的主流低配，256GB将成为主流配置。

从运行程序内存DRAM角度，我们也看到主流的技术趋势和容量趋势。

• 技术趋势：

LPDDR5是去年年初被部分5G旗舰机开始采用(5500)的新一代DRAM方案,去年年底和今年的新旗舰开始陆续采用满血LP5 (6400),主要依托于手机平台的支持；速度和带宽比较LPDDR4提高了40%，能效比也在提升，延长了手机电池的生命周期。

• 根据我们对手机平台路线图的了解和合作，2021年各家手机平台厂商会陆续在除了旗舰机之外，支持包括高端甚至今年的中档手机可以支持跑到6400的 LP5; 因此今年我们预期会看到比较快速的LPDDR5的成长。
• 高速率高带宽：6.4Gbps, 比LP4x快50%；5.5Gbps,比LP4x快~30%
• 低功耗：20% power efficiency, 5~10% longer battery life

我们认为LPDDR5也会被中档5G手机采用，手机平台和生态链的路线图已经显示了这种趋势。

• 容量趋势：

2020年5G手机的最低容量基本是6GB（只有极个别低端手机提供了4GB配置），从今年发布的手机看，6GB仍然是目前的最低配，大部分中高端手机以8GB为主，以及12GB和16/18GB（游戏手机）。

美光在移动存储领域主要的市场机会，我们认为：

• LPDDR5: 美光在去年二月就率先发布了新一代助力5G新应用的全速LPDDR5(6400Mbps), 并被采用在多款旗舰手机。我们接下来有业界领先的1 alpha工艺的 LPDDR5和LPDDR4, 涵盖从旗舰机到中低端市场，为手机客户提供更有竞争力的产品。

• UFS3.1：同样我们在去年也发布并量产了第一代UFS3.1（96层）产品，今年切换到176层的3D NAND工艺, 美光也是领先发布该工艺的存储厂商，目前在多家手机厂商验证中。

综上，美光移动存储方案快速跟进并领先新工艺发布，目标是first to market; 在5G手机加速替换的2021年，我们做好了准备；同时，我们一如既往的和JEDEC标准协会以及手机生态链的平台厂家定义、开发下一代存储产品，比如UFS4.0, 更高速的LP5（目标first to market with 1 alpha）。

技术挑战

• LPDRAM：市场对DRAM的期待是运行速率不断上升，然而功耗要求更低或者相较于前一代产品不能增加；随着工艺越来越缩小，有些active power可以降低，因为die变小；但是由于漏电流增加，standby power有可能会变大，所以需要面对的挑战是优化电路设计降低系统功耗。

• mNAND: 除了和LPDRAM相类似的速度和功耗方面的挑战，还有就是封装技术，需要堆叠更多的die同时保持或降低封装大小与厚度。

今年，5G手机出货量猛增，高通预测全球手机出货量预计会达到4.5亿-5亿部，5G手机传输速率大幅度提升，AI应用加速融合在5G手机端，5G手机与4G手机发展趋势有哪些不同？

魏松：去年到今年发布的5G手机，卖点集中在高像素、多摄像头、高清视频、高采样率和高刷新率的游戏，多任务操作等等。这些“几高”和“几多”不仅仅是旗舰机、高端机拥有，而是快速下沉到中档5G手机。我想很重要的原因之一是5G概念本身就是更快的速度、更低的延时从而提供更流畅的用户体验，所以平价手机同样享有这一基本的用户体验。

移动存储和4G时代的对比：

技术层面：为了实现这个目标，从主芯片CPU、GPU、NPU、ISP到存储方案都需要上到一个新的技术台阶；对于我们存储方案来讲，正如我前面提到的，2020年初UFS3.1/LPDDR5开始登台亮相，半年后高端手机也同样采用，今年会快速下沉到中端手机；和4G时代相比较，过去旗舰机采纳的方案要一年后迭代到高端手机，高端机的方案一般会有两年或更长的使用周期；在5G时代这个技术迭代时间在明显缩短。

容量：5G中低端手机配置的内存容量和中高端手机非常接近。

• 5G手机的内存配置使广大消费者在购买不同价位的5G手机可以享受同等水平的用户体验（处理并存储高质量的照片、视频、保障游戏流畅度、社交媒体等等）。比如8GB LPDRAM + 128GB UFS贯穿从旗舰机到中档手机；
• 4G：手机配置有比较明显的区别。比如高端8GB+128/256、中档6GB+128/64、低端2~4GB LPDRAM + 16/32/64GB Flash
• 因此，由于5G手机的驱动，我们预计2021年手机总体的DRAM Gb和NAND GB需求仍然分别有超过20%和30%左右的年成长率，体现在每只手机平均的容量来看5.2GB DRAM + 149GB NAND（包含Android和iOS）。

对未来5G应用有哪些畅想？这些新的应用对memory的要求有哪些变化？美光有什么解决方案迎接这样的需求？

魏松：在去年夏天的时候，我们团队在内部和外部做了一次市场调研：

我们从两个角度来进行调研，聚焦用户对新生事物新技术的采用的时间和使用度：

• 我们发现在参与调研的反馈中有40%的早期使用者喜欢尝试前沿新技术，同样也是40%的重度手机用户（游戏、拍照/视频、社交媒体）；
• 处在中间地带的主流使用者（等到技术稳定并被广泛使用）和中度用户（典型用户）都在45%左右；
• 只有百分之十几的属于等到技术成熟后才考虑和轻度用户（打打电话、信息、少量照片、浏览器。

这些说明相当比例的手机用户对新技术、应用和功能的渴望、尝鲜和对手机这个个人智能终端的依赖度非常高。（社交媒体、看视频、游戏、拍照/视频、电话/邮件/会议）

• 其中最有意思的是对未来应用场景的畅想，非常令人期待，其中排在前面应用有：

• 通过手机进行更专业的拍照、视频编辑；
• 娱乐：如观看体育赛事体验，更加依靠5G低延迟、高分辨率的手机达到良好的体验（比如Verizon实况转播采用7个多角度高清相机转播比赛）；

• 家人朋友在线同时观看（co-viewing overview），比如今年的奥运会；5G的低延迟和增强的视频带宽可以在手机上轻松的实现多个人连线同时观看分享大家的欢呼、表情等（比如美国Verizon上线了一款新的App ‘Watch Together’）
• 全息远程教育和办公（电话、会议）
• AI助手连接智能家居和汽车
• 日常简单的自我诊断 （体温、心率、AI诊断或健康建议）
• 安全预警 （通过传感器由AI判断空气质量、附近的危险、自然灾害预警等）
• 触觉、味觉、嗅觉感知（我们现在的应用还是停留在视觉和听觉的层面，有没有可能将来通过手机的功能和应用可以又触觉、味觉和嗅觉的感知呢？比如全息叫个外卖，足不出户全息购物、远程医疗等等）
• 全息AR/MR购物
• 远程医疗

所有这些如果可以实现的话，都离不开存储器的运算和存储的助力。作为美光来讲，比如我前面提到的继续提升速度和工艺更新的LPDDR5；基于176L 3D NAND的UFS3.1以及开发中的UFS4.0等，都是在技术上提前为即将到来的应用做好准备。

2021年公司在哪些主要市场保持增长目标？

魏松：美光主要看好下面四个主要的增长市场。

首先，增长引擎来自数据中心：DRAM 是计算增强(compute-intensive)的关键。比如AI server: 2020年~9%， 2025年预计~13%；AI Server对DRAM的需求是行业标准服务器的6倍，服务器DRAM容量在2025年将达到两倍于2020年。

第二、汽车电子是成长最快的存储市场，预计2020年到2025间DRAM/NAND的容量需求提升分别在4倍/6倍。

第三、手机: 5G驱动智能手机容量需求（AI计算拍照、视频、社交、娱乐、游戏、医疗保健传感器/监控），5G手机2020年占比17% , 2025预计80%+；DRAM和NAND的成长将分别在2倍/3倍。

第四、PC：新的用户使用需求再现强劲需求。

持续放大的使用需求如视频会议/居家办公/娱乐游戏社交， 2020到2025年驱动DRAM/SSD的需求增长分别在1.5/2倍。

2020年以来，远程办公、在线教育和娱乐设备的重要性剧增，美光的解决方案为这些新趋势奠定了坚实的基础。

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