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?Nor Flash,前景幾何?

2021-10-29
來源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察
關(guān)鍵詞: NORFlash

  由于新冠疫情的蔓延,我們的生活和工作發(fā)生了巨大的變化。由于日本政府發(fā)布了“緊急事態(tài)宣言”等因素,網(wǎng)上購物迅速擴大、遠程辦公和在線學(xué)習(xí)也得以普及。此外,由于人們不得不“宅在家中”,因此為了愉快、舒適地度過居家生活,各類電器產(chǎn)品、游戲機產(chǎn)品開始出現(xiàn)暢銷??傊碌纳罘绞剑∟ew Normal,新常態(tài))已經(jīng)在全球范圍內(nèi)普及。

  后來,由于全球范圍內(nèi)推進新冠疫苗的接種,才不再出現(xiàn)聚集性、爆發(fā)性的感染。雖然在2021年年末之前還有可能出現(xiàn)第六波爆發(fā),但管控應(yīng)該會不及之前嚴格。

  然而,半導(dǎo)體供給不足問題仍未得到解決。受到東南亞各國“封城(Lock Down)”的影響,無法采購半導(dǎo)體以及其他零部件,最終導(dǎo)致無法生產(chǎn)各類電器產(chǎn)品和汽車,情況不容樂觀。

  此外,即使歐美國家解除“封城”、日本解除緊急事態(tài),人們的生活也無法回到疫情之前,在某種程度上,似乎新的生活方式(New Normal)已經(jīng)固定。也就是說,用于各類電器產(chǎn)品、游戲機的半導(dǎo)體的市場依然會繼續(xù)擴大。

  本文,首先,論述用于特定方向的邏輯半導(dǎo)體(ASIC:Application Specific Integrated Circuit)的發(fā)展動向,然后論述用于電器產(chǎn)品、游戲機的ASIC未來將繼續(xù)呈現(xiàn)增長趨勢。其次,再論述由于用于電器產(chǎn)品、游戲機的NOR型閃存(以下簡稱為“NOR”)的價格高漲,未來出貨金額、出貨數(shù)量將繼續(xù)增長。最后,與閃存NAND進行比較,推導(dǎo)出未來NOR的供給將繼續(xù)不足的結(jié)論。

  ASIC的出貨動向

  用于消費類電子、通信設(shè)備、計算機、汽車的ASIC的出貨數(shù)量趨勢如下圖1所示。此處,由于車載ASIC的出貨數(shù)量很少,所以記錄在了右邊。

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  圖1:特定用途方向的邏輯半導(dǎo)體(ASIC)的出貨數(shù)量(一一2021年8月),筆者根據(jù)WSTS的數(shù)據(jù)制作了此圖。(圖片出自:jbpress)

  由上圖可以看出,尤其引人注目的是自2020年下半年以來,用于電器產(chǎn)品、游戲機等消費電子產(chǎn)品的ASIC的出貨數(shù)量迅速增長。此外,用于計算機的ASIC的出貨數(shù)量也穩(wěn)步上升。此外,以上增長趨勢在九月份以后依舊存在。

  另一方面,用于智能手機等通信設(shè)備方向的ASIC的出貨數(shù)量的走勢十分不穩(wěn)定!這也許和淡旺季有關(guān)系。此外,用于汽車的ASIC在2020年六、七月份陷入低潮,后來,雖然出現(xiàn)了增長,在2021年3月以后幾乎沒有變化。

  此處,車載ASIC出貨數(shù)量在2020年六、七月份陷入低潮的原因如下,汽車廠家遵循“準時制生產(chǎn)方式(Just In Time,簡稱JIT)”,取消了車載半導(dǎo)體的訂單。另外,進入2021年,之所以出貨數(shù)量增長,是由于將汽車視為國家主要工業(yè)的日本、美國、德國政府分別經(jīng)由臺灣當(dāng)局向TSMC索要產(chǎn)能,TSMC通過緊急措施提供了產(chǎn)能。

  但是,2021年2月美國得克薩斯州受到寒流襲擊,作為車載半導(dǎo)體廠家的德國英飛凌、荷蘭NXP(恩智浦)被迫停工,3月份瑞薩那珂工廠因火災(zāi)而停工。受到以上影響,2021年3月以后,車載ASIC的出貨數(shù)量基本保持不變。因此,車載半導(dǎo)體的供給不足問題在未來還會持續(xù)存在。

  NOR的價格高漲、出貨趨勢

  據(jù)日本經(jīng)濟新聞(2021年9月30日)報道,在2020年下半年之前,256MB的NOR的大宗交易價格為1.1美元(約人民幣7.15元),在2021年7月一一9月價格上升至2倍,為2.2美元(約人民幣14.3元)。

  閃存半導(dǎo)體主要分為NOR 和NAND兩類。兩種產(chǎn)品都是由原東芝的舛岡富士雄先生發(fā)明的非揮發(fā)性存儲半導(dǎo)體(存儲的信息在電源關(guān)掉之后依然能長時間存在,不易丟失)。這兩類產(chǎn)品的特征如下圖所示。

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  圖2:NOR型和NAND型的特征比較。

 ?。▓D片出自:jbpress)

  與當(dāng)下主流的閃存半導(dǎo)體NAND相比,NOR的數(shù)據(jù)寫入速度較慢、擦除速度也慢,但具有讀取速度較快的特點。由于這一特點,NOR被應(yīng)用于存儲電氣產(chǎn)品、游戲機的程序(Program)。NOR的存儲可靠性較高的特點,對于存儲程序而言也是優(yōu)勢。

  NOR的出貨金額和出貨數(shù)量的趨勢如下圖3所示??梢钥闯觯M入2021年以來,出貨金額、出貨數(shù)量都急劇增長。出貨金額在2021年8月達到月份的最高值,為2.94億美元(約人民幣19.11億元)。出貨數(shù)量在2021年3月份達到歷史最高值,為6.25億個,后來雖然出現(xiàn)了下滑,但六月份以后又出現(xiàn)大幅度增長,在連創(chuàng)三個月的新高之后,在八月份達到了5.66億個。

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  圖3:NOR型閃存的出貨金額、出貨數(shù)量。筆者根據(jù)WSTS的數(shù)據(jù)制作了此圖。(圖片出自:jbpress)

  據(jù)近日日本經(jīng)濟新聞報道,韓國三星將撤退NOR業(yè)務(wù)、美國的鎂光科技也在減少供給量。雖然目前還不了解韓國SK hynix、日本鎧俠的動向,但肯定不會像NAND一樣匯集所有資源進行研發(fā)、生產(chǎn)。因此,“NOR供給不足”、“NOR價格高漲”的問題在當(dāng)下、未來都會繼續(xù)存在。

  如上所述,由于用于消費類電子的ASIC的出貨數(shù)量持續(xù)增長、用于存儲程序的NOR(電氣產(chǎn)品和游戲機方向)的市場持續(xù)擴大,因此如上文所述,新的生活方式正在普及。

  NOR和NAND結(jié)構(gòu)的不同

  東芝的舛岡富士雄先生在1984年發(fā)明了NOR, 1986發(fā)明了NAND。但是,由于目前主流的閃存是NAND,所以筆者并未十分關(guān)注NOR。下面我們在確認NOR和NAND工作差異的同時,再比較二者的市場規(guī)模。

  NOR 和NAND存儲器的區(qū)別如下圖4所示。下圖4使用的術(shù)語解說如下所示:

  Cell(存儲單元):通過存儲、釋放電子,使存儲器工作。

  Word Line(字線):用于選擇存儲單元的信號線。

  Source Line(源線):用于釋放位線(Bit Line)電壓的排線。

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  圖4:黃色部分為“存儲單元”。NOR 和NAND的區(qū)別。

  (圖片出自:jbpress)

  由于NOR型的位線和源線都與各自的存儲單元相連,因此可以讀取一比特(Bit)單位的數(shù)據(jù)。此外,雖然可以隨機進行高速讀取,但寫入速度較慢。同時,由于各存儲單元都需要源線,因此難以實現(xiàn)較高的集成度。

  另一方面,就NAND而言,位線和源線與多個存儲單元相連接,所以多個存儲單元可以同時寫入、擦除數(shù)據(jù),且速度較快!但是,無法進行一比特單位的讀取。此外,由于NOR不需要存儲單元的源線,因此易于實現(xiàn)高集成化。

  由于NOR 和NAND具有如上所述的優(yōu)勢和劣勢,因此如上圖2所示,NOR用于存儲程序、NAND用于存儲大容量的數(shù)據(jù)。

  下面我們來看看NOR 和NAND的市場動向。

  NOR和NAND的市場動向

  下圖5是NOR和NAND的出貨金額推移表。英特爾得到了東芝的授權(quán)于1988年開始出貨NOR,因此進入市場的時間早于NAND。NAND于2000年前后進入市場,遠遠晚于NOR。

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  圖5:NOR 和NAND的出貨金額的推移。筆者根據(jù)WSTS的數(shù)據(jù)制作了此圖。(圖片出自:jbpress)

  但是,NAND被廣泛應(yīng)用于數(shù)碼相機、蘋果的音樂播放器iPod、手機等諸多方向,且規(guī)模在不斷擴大。而且,NAND在2004年超過了NOR。此外,在2004年美國蘋果發(fā)售iPhone之后,NAND被各家公司廣泛采用。另外,SSD(以NAND為主要產(chǎn)品)也逐步取代PC、服務(wù)器等計算機的存儲器一一HDD。

  結(jié)果,在存儲半導(dǎo)體泡沫的2018年,NAND的市場規(guī)模一度達到542億美元(約人民幣3,523億元)。相反,NOR的市場規(guī)模僅為NAND的1/20,為21.7億美元(約人民幣141.05億元)。

  NOR的出貨數(shù)量不足NAND的40%

  下圖6是NOR和NAND的出貨數(shù)量的推移。NAND的出貨數(shù)量超過NOR是在2008年(“雷曼沖擊”)。在2000年以后,NAND的出貨數(shù)量穩(wěn)步增長,2016年以后,在110億個上下徘徊。主要原因是自2016年以后,原本2D結(jié)構(gòu)的NAND開始實現(xiàn)3D化。

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  圖6:NOR 和NAND出貨數(shù)量的推移。筆者根據(jù)WSTS的數(shù)據(jù)制作了此圖。(圖片出自:jbpress)

  另一方面,NOR的出貨數(shù)量在2017年達到了頂峰,約57億個,而2008年以后的出貨數(shù)量基本保持在40億個左右。雖然NOR的出貨金額僅為NAND的1/20,但出貨數(shù)量卻為NAND的40%左右。筆者對于NOR如此之大的出貨數(shù)量十分震驚!

  NOR單價低廉、因此出貨金額相對較低,但是,對于各類電器產(chǎn)品、游戲機而言,NOR是極其重要的存儲半導(dǎo)體。

  如今NOR價格高漲,出貨金額、出貨數(shù)量都在擴大!但是,由于三星電子等尖端的存儲半導(dǎo)體廠家卻在撤銷NOR業(yè)務(wù),因此NOR供給不足問題很可能會更嚴重。這是最近新出現(xiàn)的一項“半導(dǎo)體供給不足問題”之一。新冠疫情帶來的新生活方式也許可以使NOR市場更加活躍!




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