全球闪存产业向新一代非易失性存储技术演进
作为半导体产业的风向标，存储器2015年全球收入达793亿美元,占据近四分之一的半导体市场。其中，闪存收入308亿美元，占存储器产业39%的份额。闪存性能远高于传统磁盘，在移动设备、服务器等领域渗透率不断提高。过去十年，闪存年复合增长率达到10%，预计未来5年仍将保持7.3%左右的增长，远超其他细分市场。与此同时，新一代非易失性存储技术层出不穷，众厂商也在加紧布局。我国亟须把握3D NAND闪存和新一代非易失性存储发展机遇，实现存储器产品自主可控。
全球闪存产业发展态势
（一）闪存技术加速迈向3D结构
3D NAND闪存采用纵向堆叠方式，不再受制于制程节点限制，密度更大，降低单位容量成本。从2013年3D NAND闪存出现开始，全球3D NAND闪存出货量逐年增长，三星和美光已经实现量产，其他厂家纷纷推出有竞争力的闪存样品。结合厂商调研和业界判断，3D NAND闪存出货量将在2017年年中到2018年超过传统2D NAND闪存。
3D NAND闪存正迈向64层时代。三星在2013年成功研制24层3D V-NAND，开启全球3D NAND Flash市场，2016年年初三星宣布第四代3D V-NAND即64层3D NAND闪存最早将于年底量产，采用TLC 结构单晶粒最大容量64GB。其他厂商加快追赶步伐，西部数据联合东芝在日本工厂试产64层TLC 3D NAND闪存，预计最早2017年上半年能够实现量产。
（二）四大阵营垄断全球市场，生产装备及主控芯片成为生态焦点
Gartner数据显示，2015年，三星、东芝/闪迪、英特尔/美光、海力士形成四大阵营，六家公司合计占据全球NAND闪存市场超过99%的份额，其中三星占比32.6%，东芝和闪迪占比36.4%，美光和英特尔占比18%，SK海力士占比11.9%。
从生态角度而言，主控芯片逐渐成为竞争焦点，3D闪存的制备工艺出现显著变化。其一，主控芯片作为存储产品的核心器件具有一定的灵活性和定制性，众多应用产品厂家纷纷自研主控芯片，市场竞争激烈；其二，3D NAND闪存生产过程中刻蚀和淀积设备占总设备投资的60%，相比1x nm平面NAND闪存仅34%的占比提升了近一倍，新的设备部署给半导体设备商带来机遇。
新一代非易失性存储技术演进态势
当前,非易失性存储技术的革新除了由平面转为3D以外，学术界和产业界正积极研发新型存储器件，改变传统电荷存储方式,采用多样化材料,以突破存储瓶颈。业界普遍认可的新型非易失性存储包括相变存储器（PRAM）、磁性存储器（MRAM）和阻变存储器（ReRAM）等，具备密度高、功耗低、读写快、反复操作耐受力强等特点。
（一）新一代非易失性存储技术弥补存储层级鸿沟
新一代非易失性存储器将改变传统存储体系结构。现有计算机系统存储层级中,内存性能好但容量相对较小,外存容量大但性能无法匹配CPU计算速度，内外存之间巨大差异导致了设备性能瓶颈。新型非易失性存储器将有效弥补内外存之间的鸿沟，集外存的大容量低成本和内存的低时延高性能于一身。
新型非易失性存储器显著提升计算能力，推动人工智能等应用发展。新型非易失性存储高于传统外存的性能将使得计算速度更快，更适合加载虚拟化应用，推动ICT网络云化进程。利用其构建神经网络处理系统，将加速人工智能应用落地。
（二）国际主流存储厂商积极布局下一代技术
国际大厂加快研发新技术，3D XPointTM或率先实现量产。2015年7月，英特尔联合美光推出了3D XPointTM存储方案。英特尔和美光将分别基于3D XPointTM推出自有产品，英特尔Optane固态存储于2016年年末上市，美光QuantX产品预计2017年第二季度面向数据中心应用推出，将拥有四倍于DRAM的存储密度，十倍于NAND闪存的IOPS，十分之一于NAND闪存的延迟。IBM苏黎世研究中心多年来致力于研发相变存储器，实现每单元3个比特位的数据存储，显著降低了相变存储的成本。三星和IBM在磁阻存储器方面也取得突破，低功耗、高密度、高性能的表现远远超过闪存甚至接近DRAM。
我国闪存产业现状及发展对策
（一）我国存储市场需求大，自给能力不足
我国存储器市场大，但产业对外依存度高。随着我国智能终端、云计算、大数据产业的快速发展，国内存储器市场需求持续扩张。DRAMeXchange预计，2017年中国市场NAND Flash消耗量将占全球的30%以上，2020年将占全球的40%。相对于国内巨大的市场需求，我国存储器产业仍处于基本空白状态。从国家信息安全角度看，存储芯片国产化进程亟须加速。
（二）我国存储产业发力，自主技术攻关难度大
当前，闪存技术发展进入2D NAND向3D NAND的切换期，在政府的大力支持下，国内企业加快布局。武汉新芯是国内唯一一家以存储器为主的集成电路制造企业，2014年联合Spansion 组建研发团队，共同开发3D NAND Flash技术。2016年7月，紫光集团与武汉新芯合并成立长江存储，充分整合资源和产业力量，以3D NAND Flash为切入点，目标是在2020年实现月产能30万片，大幅提升我国存储芯片的自给能力。
制程工艺落后，关键技术突破存在难度。2015年9月，武汉新芯具有9层结构的3D NAND存储取得技术突破。然而就国际厂商的经验来看，3D NAND闪存制程工艺技术需要长时间积累方可成熟，除了三星和美光，其他厂商都受限于技术和成本问题迟迟未量产，国内厂商仍存在至少三年的技术差距。同时，存储器产业高度垄断，后发切入难度很大，需投入巨额的研发和生产线建设资金，进而通过扩大产能来压低成本，挤占市场。
存储器产业发展不会一蹴而就，需要长期的资本投入、稳定的政策扶持和持续的技术积累。我国应充分把握NAND Flash从平面向3D技术转化的机遇，超前布局新一代非易失性存储技术，力争追赶甚至赶超国际领先厂商。集中力量培育存储龙头企业，鼓励企业通过并购、技术合作等方式加快实现核心技术突破。同时，应充分重视集成电路相关专业人才的培养引进，为我国存储产业发展添砖加瓦。
本文转自d1net（转载）