在本月初,美光公布了截止到12月3日的2021財年第一季度財報。財報顯示,公司在本季度的收入達(dá)到57.7億美元,同比增長12%。在凈收入方面則同比增長63.5%到8.03億美元。據(jù)美光總裁兼首席執(zhí)行官Sanjay Mehrotra在財報會上所說:“內(nèi)存和存儲行業(yè)的營收增長速度超過了整個半導(dǎo)體行業(yè),從2000年初的約10%增長到現(xiàn)在的近30%?!?br/>
美光執(zhí)行副總裁兼首席商務(wù)官Sumit Sadana 先生在日前的一場媒體會上也告訴半導(dǎo)體行業(yè)觀察記者,展望下一個十年,我們可以看到半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的增長將會比全球的GDP增長更快。尤其是在包括DRAM和NAND Flash在內(nèi)的存儲產(chǎn)業(yè),這個成長需求將會更高。這主要得益于類似云、邊緣智能、5G基礎(chǔ)設(shè)施、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和智聯(lián)汽車在內(nèi)的新趨勢帶來的推動。
2021年的全球存儲市場預(yù)測
“這將給美光創(chuàng)造很多新的機(jī)會”,Sumit Sadana補(bǔ)充說。
廣泛的產(chǎn)品布局
眾所周知,美光是一個以存儲技術(shù)聞名的企業(yè),尤其是DRAM產(chǎn)品,更是美光得以傲視存儲市場的重要倚仗。根據(jù)公司最新一季的財報,DRAM貢獻(xiàn)了70%左右的營收(約40.56億美元),當(dāng)中不但包括了大家廣為熟悉的DDR和LPDDR產(chǎn)品,并推出了類似LPDDR5這些 新產(chǎn)品外。美光還有HBM2E和GDDR等技術(shù),其中最近針對AI和GPU對高帶寬需求而推出的GDDR6X更是創(chuàng)下了記錄。
2020年9月,美光與圖形計算技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者 NVIDIA 合作,首次在全新的 NVIDIA GeForce RTX 3090 和 GeForce RTX 3080 圖形處理器(GPU)中搭載了GDDR6X。據(jù)美光介紹,自 2006 年起,公司的工程師和研究人員已開始探索在內(nèi)存接口應(yīng)用多級信號技術(shù)。在申請了 45 項專利后,美光率先在內(nèi)存中應(yīng)用 PAM4,為下一代圖形內(nèi)存樹立了新標(biāo)桿。
美光表示,通過采用 PAM4 多級信號技術(shù),他們的GDDR6X實現(xiàn)了更快的數(shù)據(jù)傳輸,輸入/輸出 (I/O) 數(shù)據(jù)速率提升了一倍。從他們的介紹我們得知,此前,顯存帶寬最高可達(dá) 64 GB/s,傳統(tǒng)二進(jìn)制標(biāo)準(zhǔn)依賴兩級信號傳輸編碼為 1s 或 0s 的數(shù)據(jù),每周期可傳輸一位數(shù)據(jù)。而美光新型的 PAM4 技術(shù)采用四個不同層級,同時向內(nèi)存輸入及輸出兩位數(shù)據(jù)。由此,美光的 GDDR6X 將單顆粒的內(nèi)存帶寬顯著提升至 84 GB/s,從而使系統(tǒng)帶寬提升為之前無法想象的1 TB/s。
此外,GDDR6X實現(xiàn)了更低的單任務(wù)能耗 (pJ/bit),通過更快的速度和更低的功耗,滿足游戲和其他高帶寬圖形應(yīng)用等高能耗工作負(fù)載。GDDR6X 還具有調(diào)整功耗高低的功能用戶可調(diào)低性能節(jié)省能耗。
NAND Flash則是美光第二大營收來源,財報顯示,來自這個業(yè)務(wù)部門的營收在公司總營收中占比27%(約15.74億美元)。這主要得益于公司在QLC NAND方面布局。而這又是美光存儲的另一個“殺手锏”。
熟悉存儲產(chǎn)業(yè)的讀者應(yīng)該知道,NAND Flash有四種架構(gòu),分別是SLC,MLC,TLC和QLC,分別代表一個存儲單元里里可存放1、2、3和4位元的數(shù)據(jù)。其中LC儲存單元中儲存的更多的元數(shù)據(jù),消費(fèi)者可以用更低的 價格獲得更多的容量!但代價是降低效能和壽命,為此當(dāng)前大多數(shù)閃存公司都是選用TLC。但美光表示,公司先進(jìn)的QLC技術(shù),克服了SSD成本過高的問題,保留了強(qiáng)大效能,無論是實時分析,機(jī)器學(xué)習(xí)或人工智能應(yīng)用,QLC NAND都將成為最得力助力。
財務(wù)數(shù)據(jù)顯示,在2020年第二財季,美光QLC SSD的位出貨量環(huán)比增長60%,當(dāng)中相當(dāng)一部分消費(fèi)類SSD現(xiàn)在采用QLC技術(shù)發(fā)貨。由此可以看到美光的QLC NAND Flash技術(shù)在市場上的認(rèn)可度的提升。
除了以上兩種產(chǎn)品外,美光還有3D XPoint的布局。按照美光所說,他們是市場上唯一同時擁有DRAM、NAND Flash和3D Xpoint存儲產(chǎn)品線的企業(yè)。所謂3D XPoint,是一項旨在填補(bǔ)動態(tài)DRAM和 NAND 閃存之間的存儲市場空白的技術(shù)。
2019年10月 ,美光終于推出號稱世界上最快的SSD--美光X100 SSD,這是3D XPoin技術(shù)在非易失性存儲器領(lǐng)域的突破。按照他們介紹,這個產(chǎn)品在當(dāng)時擁有高性能本地存儲、業(yè)界最高的帶寬、超低延遲、應(yīng)用程序加速、小型存儲中的高性能和易于采用等特性。雖然這個產(chǎn)品的銷售并不盡如人意,但從多方消息看來,美光會繼續(xù)在上面進(jìn)行投入,將其拓寬到更多的領(lǐng)域。
在存儲方面,美光還有Nor Flash等技術(shù),這些高性能的產(chǎn)品被應(yīng)用到了汽車等多個領(lǐng)域,而為了保護(hù)客戶的安全,美光還提供了業(yè)界領(lǐng)先的安全技術(shù)。如由美光所提供的Authenta技術(shù),可以讓美光與生態(tài)體系的不同伙伴一起合作,是的設(shè)備在大規(guī)模部署出去的時候,都是安全的,不會受到黑客或者是網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)威脅相關(guān)事情的影響。
新存儲技術(shù)亮相
能在存儲領(lǐng)域保持多年的領(lǐng)先地位,深厚的技術(shù)積累和因應(yīng)市場需求推出高性價比的產(chǎn)品在其中發(fā)揮了重要的作用,例如最近,美光推出的全新NAND Flash和DRAM技術(shù),就為他們迎來數(shù)據(jù)爆發(fā)新時代做好了準(zhǔn)備。
首先看NAND Flash方面。正如很多文章里所說,為了提升NAND Flash的存儲密度,在過去多年里,行業(yè)廠商已經(jīng)從2D NAND走向了3D NAND,并在最近幾年的發(fā)展中,將3D NAND Flash的層數(shù)和密度進(jìn)一步提升。在2020年11月,美光宣布已批量出貨全球首款 176 層 3D NAND 閃存,這又一次刷新了行業(yè)的記錄。
據(jù)介紹,該款 176 層 NAND 產(chǎn)品采用美光第五代 3D NAND 技術(shù)和第二代替換柵極架構(gòu),是市場上最先進(jìn)的 NAND 技術(shù)節(jié)點。與美光的上一代大容量 3D NAND 產(chǎn)品相比,176 層 NAND 將數(shù)據(jù)讀取和寫入延遲縮短了 35% 以上,極大地提高了應(yīng)用的性能。(對比數(shù)據(jù)基于美光大容量浮動?xùn)艠O 96 層 NAND。如對比 128 層替換柵極 NAND,美光 176 層 NAND產(chǎn)品的數(shù)據(jù)讀取和寫入延遲均降低 25% 以上)。因為采用緊湊型的設(shè)計,美光176 層 NAND的 裸片尺寸比市場最接近同類產(chǎn)品縮小近 30%,是滿足小尺寸應(yīng)用需求的理想解決方案。
美光技術(shù)與產(chǎn)品執(zhí)行副總裁 Scott DeBoer 則指出:“美光的 176 層 NAND 樹立了閃存行業(yè)的新標(biāo)桿,與最接近的競爭對手同類產(chǎn)品相比,堆疊層數(shù)多出近 40%。結(jié)合美光的 CMOS 陣列下 (CMOS-under-array) 架構(gòu),該項技術(shù)幫助美光繼續(xù)在成本方面保持行業(yè)領(lǐng)先優(yōu)勢?!?/p>
與此同時,同時,美光還將 NAND 單元技術(shù)從傳統(tǒng)的浮動?xùn)艠O過渡到電荷捕獲,提高了未來 NAND 的可擴(kuò)展性和性能。除了電荷捕獲技術(shù),美光還采用了替換柵極架構(gòu),利用其中的高導(dǎo)電性金屬字線取代硅層,實現(xiàn)了出類拔萃的 3D NAND 性能。采用該技術(shù)后,讓美光將大幅度降低成本,繼續(xù)領(lǐng)跑業(yè)界。
其次再看DRAM方面,為了進(jìn)一步提升其密度、功耗和性能,美光領(lǐng)先于業(yè)界推出了 1α DRAM制程技術(shù)。
據(jù)介紹,美光的1α節(jié)點繼續(xù)使用6F2位線設(shè)計。但公司已經(jīng)實施了許多創(chuàng)新,以采用最新的制造工藝來縮小其DRAM。從數(shù)據(jù)來看,如上圖所示,對比其上一代的 1z DRAM 制程,美光1α 技術(shù)將內(nèi)存密度提升了 40%,還能使內(nèi)存解決方案更節(jié)能、更可靠,并為需要最佳低功耗 DRAM 產(chǎn)品的移動平臺帶來運(yùn)行速度更快的 LPDDR5。據(jù)美光方面透露,1α 技術(shù)能為移動行業(yè)提供最低功耗的 DRAM 平臺,實現(xiàn)了 15% 的節(jié)能,使 5G 用戶在不犧牲續(xù)航的同時能在手機(jī)上進(jìn)行更多任務(wù)操作。
美光及貿(mào)易部指出,1α 先進(jìn)內(nèi)存節(jié)點提供 8Gb 至 16Gb 的密度,將助力美光現(xiàn)有的 DDR4 和 LPDDR4 系列產(chǎn)品延長生命周期,并能為美光在服務(wù)器、客戶端、網(wǎng)絡(luò)和嵌入式領(lǐng)域的客戶提供更低功耗、更可靠的產(chǎn)品及更全面的產(chǎn)品支持,從而降低客戶再次驗證的成本。對于具備較長產(chǎn)品生命周期的汽車嵌入式解決方案、工業(yè) PC 和邊緣服務(wù)器等應(yīng)用場景而言,美光的1α 制程同樣保證了在整個系統(tǒng)生命周期內(nèi)更具優(yōu)勢的總體擁有成本。
關(guān)于缺貨、EUV和其他
在存儲產(chǎn)業(yè),現(xiàn)在的關(guān)注熱點除了缺貨、漲價和產(chǎn)能規(guī)劃外,DRAM產(chǎn)業(yè)對EUV的采用也是另一個重點。針對這些問題,美光執(zhí)行副總裁兼首席商務(wù)官Sumit Sadana 先生在日前的舉辦的媒體會上都做了一一回答。
首先在存儲缺貨問題上,Sumit Sadana 回應(yīng)道,在疫情一開始的時候,美光發(fā)現(xiàn)來自汽車行業(yè)或者是智能手機(jī)行業(yè)的需求是下降的。但是到后來,他們看到這方面的需求也大幅度復(fù)蘇?,F(xiàn)在,美光看到針對半導(dǎo)體的設(shè)備,汽車客戶、PC客戶,還有客戶端設(shè)備的生產(chǎn)客戶,他們都有非常強(qiáng)勁的需求。這 也影響到了存儲產(chǎn)品的的供需平衡。
“我們的確是在某些DRAM的業(yè)務(wù)方面出現(xiàn)了緊缺的現(xiàn)象,一些運(yùn)營狀況受到了影響。比如說在2021年自然年的第一季度,我們已經(jīng)看到某一些DRAM產(chǎn)品的價格有所上漲。在整個2021年自然年,我們認(rèn)為這個需求不斷上升的趨勢只會持續(xù)下去,所以供給緊俏的現(xiàn)象也還會持續(xù)下去,可能還會持續(xù)幾年,因為整個市場就是處在供不應(yīng)求的狀態(tài)”,Sumit Sadana 告訴記者。
他同時表示,在NAND技術(shù)方面這部分的情況就不太相同。他指出,目前市場上的NAND供應(yīng)還是充足的。不過隨著價格的浮動,美光認(rèn)為NAND這方面的產(chǎn)品也會出現(xiàn)價格彈性,但市場會自行調(diào)節(jié),NAND的產(chǎn)能也會隨之有所調(diào)整。縱觀2021年,美光相信NAND的產(chǎn)能也會穩(wěn)定下來。
在問到美光對于將EUV光刻機(jī)引入到DRAM的規(guī)劃的時候,Sumit Sadana 強(qiáng)調(diào),美光一直持續(xù)在評估EUV的技術(shù),也與生產(chǎn)EUV基臺工具的廠商在合作。但目前還是處在研發(fā)的模式之下。公司目前對EUV的態(tài)度是評估什么時候是最佳的時機(jī)——最具成本效益和經(jīng)濟(jì)效益的節(jié)點,到那時,美光可以將EUV技術(shù)納入公司的產(chǎn)品組合里面。
但他也指出,美光一直都能夠引領(lǐng)業(yè)界的技術(shù),特別是在使用多重曝光浸潤式光刻(multi-patterning immersion lithograph)的部分,所以我們在DRAM的部分,在不同的節(jié)點上都可以更有成本效益。
“公司在多重曝光浸潤式光刻方面的技術(shù)非常成熟,所以我們認(rèn)為不需要過早引進(jìn)EUV的技術(shù)”,Sumit Sadana 強(qiáng)調(diào)。
在談到中國存儲公司崛起帶來的潛在影響的時候,Sumit Sadana表示,美光對此也保持關(guān)注。他同時也指出,公司在其中要關(guān)注的還不只是競爭對手技術(shù)方面的發(fā)展,還需要去關(guān)注他們的制程技術(shù),以及是不是能夠大規(guī)模量產(chǎn)?量產(chǎn)的可靠性如何?是不是能夠符合客戶所期待和所要求的品質(zhì)等問題。
而為了更好地應(yīng)對市場對存儲的需求,美光希望持續(xù)投入資本去發(fā)展公司的存儲產(chǎn)業(yè)。當(dāng)中的一部分資本支出支撐他們搭建更多的晶圓廠空間,更多的無塵室/潔凈室(clean room space),因為每一代新的技術(shù)會使用到的工具、機(jī)臺都越來越多,只有這樣做這才能達(dá)成美光所有的晶圓都是在最好的狀態(tài)下開始生產(chǎn)的目的。除此之外,美光一部分的資本支出會用來擴(kuò)充美光內(nèi)部做封測的一些設(shè)施。
隨著新興應(yīng)用的蓬勃發(fā)展,一個屬于存儲的新時代正式崛起。全新的市場競爭格局又給當(dāng)中的供應(yīng)商帶來了前所未有的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。而美光似乎已經(jīng)做好了充分準(zhǔn)備。