《電子技術(shù)應(yīng)用》
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美光投向“敵營(yíng)”,留給英特爾3D Xpoint的時(shí)間不多了

2018-09-05
關(guān)鍵詞: Intel Micron NandFlash

由于對(duì)未來(lái)技術(shù)發(fā)展路線的看法出現(xiàn)歧異,英特爾(Intel)與美光(Micron)在NAND Flash方面的技術(shù)合作將在一年后告終。未來(lái)美光的第四代3D NAND Flash將放棄使用浮閘(Floating Gate)技術(shù),轉(zhuǎn)向電荷捕捉(Charge Trap)。業(yè)界常將此事解讀為電荷捕捉技術(shù)大獲全勝,成為未來(lái)NAND Flash所采用的主流技術(shù),因?yàn)槟壳俺擞⑻貭柛拦庵?,三?Samsung)、東芝(Toshiba)與海力士(SK Hynix)都已改用電荷捕捉來(lái)生產(chǎn)3D NAND Flash。


西瓜偎大邊電荷捕捉大獲全勝


在半導(dǎo)體的世界里,一項(xiàng)技術(shù)能否成功,供需兩端的規(guī)模都是非常重要的因素。美光的NAND Flash產(chǎn)品發(fā)展路線決定從浮閘轉(zhuǎn)向電荷捕捉,正是因?yàn)槌擞⑻貭柛拦庵猓瑯I(yè)內(nèi)已經(jīng)沒(méi)有其他供應(yīng)商采用浮閘技術(shù)。


由于美光決定轉(zhuǎn)向,未來(lái)還會(huì)堅(jiān)守浮閘技術(shù)的NAND Flash供應(yīng)商將只剩下英特爾。對(duì)英特爾來(lái)說(shuō),這是一個(gè)相當(dāng)不利的情況。一來(lái)日后所有的研發(fā)費(fèi)用將必須獨(dú)自承擔(dān),二來(lái)設(shè)備供應(yīng)鏈業(yè)者愿意力挺到何種程度,也是個(gè)問(wèn)題。英特爾的設(shè)備采購(gòu)訂單再大,也無(wú)法跟三星、東芝、海力士等業(yè)者的設(shè)備需求總量相比。設(shè)備業(yè)者在商言商,其NAND Flash相關(guān)設(shè)備的研發(fā)重心必然往電荷捕捉移動(dòng),未來(lái)還能分配多少資源給浮閘制程所使用的設(shè)備,是個(gè)大哉問(wèn)。


事實(shí)上,類似的情況在DRAM產(chǎn)業(yè)就曾發(fā)生過(guò)。在21世紀(jì)的前十年,DRAM產(chǎn)業(yè)就曾發(fā)生過(guò)溝槽式(Trench)與堆疊式(Stack)的架構(gòu)大戰(zhàn)。溝槽式DRAM(圖1)的電容在閘極下方,堆疊式DRAM(圖2)的電容器則在閘極上方,是這兩種DRAM最大的差異。


在溝槽式DRAM的制程中,必須先在基板蝕刻出溝槽,然后在溝槽中沉積出介電層,以形成電容器,然后在電容器上方再制造出閘極,構(gòu)成完整的DRAM Cell。這種制程最大的技術(shù)挑戰(zhàn)有二,一是隨著線寬越來(lái)越細(xì),溝槽的寬深比跟著增加,如何蝕刻出這種溝槽,是相當(dāng)大的技術(shù)挑戰(zhàn)。其次,在進(jìn)行沉積制程時(shí),由于溝槽的開(kāi)口越來(lái)越細(xì),要在溝槽里面沉積足夠的介電材料,形成容值夠高的電容器,也越來(lái)越難。相較之下,堆疊式DRAM則沒(méi)有上述問(wèn)題,因此隨著制程節(jié)點(diǎn)越往前推進(jìn),溝槽式DRAM的采用者越來(lái)越少。


兩大技術(shù)陣營(yíng)從130奈米開(kāi)始一路纏斗到75奈米,最后只剩下奇夢(mèng)達(dá)(Qimonda)還能做出溝槽式DRAM,其他DRAM業(yè)者則早已改采堆疊式架構(gòu)。而在這個(gè)過(guò)程中,DRAM業(yè)者不斷跳槽到堆疊式架構(gòu),設(shè)備業(yè)者對(duì)溝槽式制程的支援也越來(lái)越少。最后,隨著奇夢(mèng)達(dá)破產(chǎn),溝槽式DRAM也宣告走入歷史。


如果歷史經(jīng)驗(yàn)有任何參考價(jià)值,溝槽式DRAM與堆疊式DRAM的大戰(zhàn)告訴我們,英特爾可能做出了很危險(xiǎn)的決策。臺(tái)語(yǔ)俗諺說(shuō)「西瓜偎大邊」,看準(zhǔn)趨勢(shì)發(fā)展方向,站在主流方,可獲得的生態(tài)系統(tǒng)資源也越多,規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)也越明顯。而站錯(cuò)邊的廠商,最后往往只能黯然退出市場(chǎng)。


人多的地方不要去


照理說(shuō),英特爾應(yīng)該也看得出固守浮閘技術(shù)的危險(xiǎn)性,但英特爾/美光宣布分手已經(jīng)幾個(gè)月過(guò)去,英特爾看起來(lái)沒(méi)有改變NAND Flash技術(shù)發(fā)展路線的打算。有些媒體認(rèn)為,英特爾應(yīng)該只是不愿公開(kāi)承認(rèn)浮閘技術(shù)已經(jīng)走到盡頭,試圖做最后的努力。


但對(duì)英特爾而言,浮閘技術(shù)或許仍有值得賭一把的理由。筆者認(rèn)為,英特爾不是一家會(huì)為了面子死撐的企業(yè),從Wireless USB、WiMAX到WiDi,英特爾技術(shù)發(fā)展押錯(cuò)寶的例子其實(shí)不少,最后都是以壯士斷腕的結(jié)局收?qǐng)觥R虼?,另一個(gè)可能是,英特爾對(duì)自己的浮閘技術(shù)掌握度深具信心,認(rèn)為至少還能再支撐一個(gè)世代以上,然后將自家記憶體產(chǎn)品過(guò)渡到Optane,也就是3D Xpoint技術(shù)。


事實(shí)上,筆者認(rèn)為,對(duì)手握3D Xpoint技術(shù)的英特爾來(lái)說(shuō),以浮閘技術(shù)為基礎(chǔ)的NAND Flash,最大的任務(wù)是爭(zhēng)取時(shí)間,而不是真的要一直靠此技術(shù)跟其他NAND Flash供應(yīng)商競(jìng)爭(zhēng)。


雖說(shuō)西瓜偎大邊,但「人多的地方不要去」也是商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的常識(shí)。NAND Flash記憶體跟DRAM一樣,是同質(zhì)性很高的產(chǎn)品,也因?yàn)槿绱?,供?yīng)商之間的競(jìng)爭(zhēng)武器,直言之只有三項(xiàng)法寶--產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度、成本控管跟口袋深度。誰(shuí)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度領(lǐng)先同業(yè),誰(shuí)就能掌握新產(chǎn)品上市初期的高獲利時(shí)機(jī);成本控管能力較佳、口袋深度夠深的業(yè)者,則更有籌碼打價(jià)格戰(zhàn),在市況不佳的時(shí)候熬過(guò)市場(chǎng)寒冬。


相較于其他記憶體供應(yīng)商,英特爾其實(shí)有很多策略選項(xiàng),Optane就是一路活棋,而且是其他記憶體供應(yīng)商所沒(méi)有的獨(dú)家技術(shù)。Optane的讀寫效能理論上接近DRAM,但卻具有NAND Flash的非揮發(fā)特性,被認(rèn)為是非常有潛力的次世代記憶體。不過(guò),目前Optane固態(tài)硬碟(SSD)的效能其實(shí)跟NAND Flash SSD相去不遠(yuǎn),價(jià)格卻高出一大截,因此市場(chǎng)接受度并不理想。也因?yàn)槿绱?,英特爾還需要時(shí)間為Optane做更多準(zhǔn)備,包含平臺(tái)架構(gòu)/軟體的調(diào)整跟最佳化,以及最重要的降低成本,Optane的市場(chǎng)接受度才有機(jī)會(huì)提升。


另一方面,Optane除了用在SSD之外,也可以DIMM模組的型態(tài)出現(xiàn)。目前英特爾已經(jīng)提供基于Optane的DIMM模組工程樣品給特定客戶,預(yù)計(jì)2019年開(kāi)始量產(chǎn)。這是一項(xiàng)非常值得關(guān)注的產(chǎn)品,即便短期內(nèi)Optane DIMM不可能取代DRAM的地位,但至少有攪局的潛力。


某記憶體相關(guān)業(yè)者就直言,主機(jī)板上的DIMM插槽總數(shù)不太有增加的機(jī)會(huì)。換言之,只要Optane DIMM占掉一個(gè)插槽,DRAM的DIMM插槽就少一個(gè)。由于DRAM報(bào)價(jià)居高不下,英特爾在2017年拱手把盤據(jù)數(shù)十年的全球半導(dǎo)體營(yíng)收龍頭寶座讓給了三星,而Optane DIMM這項(xiàng)產(chǎn)品在此刻現(xiàn)身,其實(shí)頗有牽制三星的意味存在。


前面提到,英特爾不是純記憶體業(yè)者,而是運(yùn)算平臺(tái)的主導(dǎo)者,因此,相較于其他記憶體業(yè)者只能在英特爾制定的平臺(tái)框架內(nèi)競(jìng)爭(zhēng),在技術(shù)上,英特爾可以用平臺(tái)設(shè)計(jì)來(lái)拉抬Optane,在商業(yè)模式上也有捆綁銷售的可能性。


供應(yīng)商家數(shù)不足恐成普及障礙


雖然Optane有其特殊性,而且英特爾還可以將其包裹在平臺(tái)中推廣,但整體來(lái)說(shuō),這項(xiàng)技術(shù)未來(lái)的最大隱憂,恐怕就是它的特殊性。3D Xpoint是英特爾跟美光聯(lián)手開(kāi)發(fā)的次世代記憶體技術(shù),目前已經(jīng)商品化的廠商則只有英特爾一家,美光則不愿意將基于3D Xpoint技術(shù)的記憶體運(yùn)用在SSD產(chǎn)品上,甚至寧可讓其廠房閑置,也不愿生產(chǎn)3D Xpoint記憶體。


某種程度上,這也是Optane SSD價(jià)格居高不下的原因之一,因?yàn)楫a(chǎn)能實(shí)在太低。沒(méi)有量就不會(huì)有Cost Down,是電子業(yè)的基本規(guī)律。此外,單一供貨商也會(huì)使原始設(shè)備制造商(OEM)跟品牌廠持觀望態(tài)度。


或許也是考量到單一供應(yīng)商可能造成的問(wèn)題,加上3D Xpoint的部分關(guān)鍵技術(shù)也來(lái)自美光,因此在英特爾、美光宣布停止合作開(kāi)發(fā)下一代NAND Flash記憶體的同時(shí),美光也明確表示,雙方在3D Xpoint技術(shù)上的合作將繼續(xù)進(jìn)行。


美光的盤算應(yīng)該是將3D Xpoint記憶體運(yùn)用在DIMM模組產(chǎn)品上,而非SSD。但即便英特爾跟美光聯(lián)手提供3D Xpoint記憶體,其供應(yīng)量相對(duì)于整個(gè)DRAM或NAND Flash產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)還是太小,只能稍微紓解單一供應(yīng)商的疑慮。


總結(jié)來(lái)說(shuō),3D Xpoint雖有發(fā)展?jié)摿Γ涫袌?chǎng)普及仍有諸多障礙需要克服,英特爾跟美光的操盤手,對(duì)此必須小心翼翼,做好縝密規(guī)畫(huà)。


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