存储器思谋发展

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存储器是随着计算机而发展起来的一种专用电子部件，用于保存数据和程序，传统上计算机的主存储器称Memory，外部设备用存储器称Storage(常用磁盘、磁带)。上世纪s0年代中期，主存曾用磁芯存储器，60年代中期以来，半导体存储器开始取代磁芯存储器。随着时间的前进，存储器获得了长足的发展。

作为Storage的大容量存储器100GB主要应用磁带／光盘和HDD(硬盘驱动器，俗称硬盘)，优点是低价格，大容量，可保存10年，擦写无限；缺点是体重积大，功耗大，随机存取性能差。半导体存储器(属SSD，Solid State Drive――固态存储器)的优点是小型轻量，功耗小，坚固耐用，随机存取性高：缺点是可擦写次数有一定限度，有些产品保存时间仅3年。

有研究机构指出，到2010年人类创造的全部数字化数据量约为1.2z(zeta=1021)B(Byte)，预计到2020年将大幅增长到35ZB，届时有可能利用的Storage包括HDD、NAND和光盘(DVD)仅能满足需求的一半还不到。35ZB的容量有多大?如用厚，1.2mm的DVD来存储的话，那片片相叠的高度，就是地球到月亮距离的27倍，简直难以想象，可见，世界未来存储器市场空间依然硕大无比，前景未可限量。

HDD―SSD共存互补

近年媒体上常有ssD挑战HDD的报道，事实上，在未来一段时间内，两者不完全是替代的关系，而将是共存互补的关系。

自从上世纪70年代初IBM首先开发出24英寸HDD之后，80年代初，Seagate公司推出世界第一台s，25英寸HDD，跨入90年代后，为适应尺寸更小的笔记本电脑等的应用，无论5.25英寸还是3.5英寸的都还嫌大，于是又相继出现了2.5英寸、1.8英寸、1.3英寸、甚至1英寸等众多产品。2001年苹果公司推出iPod后，曾先后配置1.8英寸和1英寸的HDD，但2005年上市的iPod nano便弃用HDD而采用了4GB的NAND，使l英寸HDD受到很大打击。

的确，NAND从主要应用于移动电话、数码相机，正向着PC、TV、游戏机，再到服务器、数据中心等不断扩展，继续侵蚀HDD市场。可NAND的特点是容量大、速度怏，HDD则是容量大、价格低，两者以bit为单位的价格之差达10倍以上，所以在容量>lT(1012)B的产品以及服务器、Storage等方面的应用，HDD依然具有独特的优势。因此，两种产品搭配应用，优势互补或将是较为合理的举措。

业界分析人士估计，2010年世界HDD的出货量达到6.8亿台，比上年大幅增长了22％。另有观点表示，2007年上市的混合HDD(标准HDD+NAND)经过几年停滞之后将获得巨大发展，可横扫PC用HDD，预期2016年的出货量可达6亿台。Seagate公司一向是世界HDD市场上的龙头老大，但近一二年western Digital公司向它发起严重挑战，大有后来居上之势。

激荡DRAM势将趋缓

自Intel研发出DRAM迄今已有40年的历史，它不仅推进了电子技术的前进，而且也是日、韩甚至中国台湾地区发展本土半导体业的引擎，发挥了无可取代的重要作用。据估计，近年世界半导体存储器(包括DRAM和NAND)在半导体产业中的比重在20％左右，已是高于MPU(约占14％)，仅次于Logic(逻辑电路，约占28％)，在半导体三大产品中荣居亚军的显赫地位。它对半导体业的涨涨跌跌影响巨大，2001年世界半导体业暴挫32％，存储器便惨跌了一半，2010年世界半导体业激增32％，而DRAM~NANO则分别飙升了80％和40％，成为推动半导体业跃进的两大原动力。存储器中NAND出货量已逐渐接近DRAM，两者之比约为47：53。

市场调研公司iSuppli预测，DRAM经过了大放异彩的2010年之后，受价格走低的严酷打击，2011年市场将下跌11.8％(与去年成强烈对比)，计共355亿美元。且在其平均价格跌跌不休的背景下，未来几年世界DRAM市场将铁定放缓，预计2014年将下降到约290亿美元(见图1)。iSuppli预测，2011年DRAM的平均单价将从上年的2.61美元，跌落到1.44美元，锐减45％，尽管bit数将窜升59.6％，达246亿B也无济于事。看来DRAM风光难再，形势严峻，有厂商已在抑制投资，也有的将减小生产规模。

2011年，所有DRAM厂商均将提升制造工艺技术，转向3Xnm技术，预计三星下半年采用35nm工艺制造的产品将超过50％，Hynix、Micron也将于第二季末采用3Xnm技术进行量产，Elpida则试图从6Xnm直接跳到3Xnm，台系厂则将加速采用4Xnm甚至3Xnm技术，希望以此来大幅降低成本，因应DRAM价格的决速下降。世界DRAM市场实际控制在韩国双雄之手，iSuppli公司最新统计，韩国三星和Hynix合占世界市场的63％，三星更独占42％(表1)。

热NAND将遇“post”?

“201l is likelv to be the year of the NAND，”2011年或是NAND年，这么热的产品将遭遇“post NAND”?变革是必然的，答复是肯定的。NAND告别了劲增38％“最伟大”的2010年，在智能手机和平板电脑两大红火产品的拉抬下，2011年仍将保持两位数增长，市场调研公司iSuppli最近报告指出，今年NAND将续增18％，达220亿美元，从bit使用量讲，更将窜升72％，达到193亿GB。但到2011年末，由于过度乐观而将带来供过于求和价格走低，使2012年的增长率由正转负，等到2013年才可望反弹，再增11％，2014年又将是停滞的平淡之年(图2)。

市场调研公司Gartner展望，2014年NAND存储数据的需求，将从现在的10E(E=1018)B增长到100EB，其中包括智能手机在内的手机约占33％，平板电脑约18％，两者合计过半，达51％。又据市场调研公司DRAMeXchange日前报告显示，2011年世界NAND的出货量如果换算成每个16 GB计算的话，合共93.3亿个、比上年劲增78％。该公司称，生产工艺技术将迅速发展，2010年以4Xnm和3Xnm为主，2011年即将转向3Xnm和12Xnm工艺。

由于平板电脑特别是苹果公司的iPad对消费者极具诱惑力，消量大增，牵引NAND顺势上扬，被称为“苹果效应”。iSuppli公司预测，2011年平板电脑用NAND的存储容量将陡增到23亿GB、比上年爆增382％，如按每个1GB容量计算，那出货量更将有近5倍之增，超过20亿LTB。且未来几年不见消沉之势，预计到2014年将连年增长到123亿GB(图3)。平板电腩用NAND在全部NAND供货量中的比重，2011年将从上年的4.3％提升到11.8％，2014将进一步扩大到16％。

Post NAND发迹

最近几年，半导体业中NAND工艺的微细化是发展最快的，大约是每1年3个月～1年半间前进一代，使相同面积上的存储容量翻番。当下最先进的NAND是用25nm工艺制造的64GB产品。但是，这种强劲发展在3～4年内或将碰壁，预计2011年将跨进20nm代，2012年16～17nm代，2013年进入15nm代，业界认为，15nm可能是微细化的极限，到了NAND王朝陷落之时。

怎么办?业界提出了两条道路：一是沿袭NAND的工作原理，变更它的单元结构：二是引进全新的工作原理，例如采用阻抗变化材料的ReRAM(Resistive RAM一一电阻RAM)等，3D结构则是两者的共同发展方向。

原先的制造微细化都是在平面上缩小尺寸，以增加单位面积的存储容量，而今改为在硅基板上采取存储单元垂直立体堆叠方式，如果堆叠4个单元，面积缩小到1／4，效果十分显著，容量增大，成本缩减。这项研发始自本世纪之交，至今若干厂商已然计划产品化，走在最前面几家的目标，是于2014年左右采用17nm工艺，2bit／单元，4单元堆积方式，量产lT(1012)B的3DNAND，承接15nm以下的256GB平面NAND，使产品容量一举扩大4倍。

除了3D结构NAND以外，新的非挥发存储器的开发也在加速，它们变革了工作原理，提高了性能，主要产品有ReRAM、PRAM(Phase RAM――相变RAM)和MRAM(Magnetic RAM――磁性RAM)3类。业界估计、2014年1TB的ReRAM有可能量产化，早已量产的MB级PRAM和MRAM也势必要走大容量化的道路，上述几类产品的特性约如表2所示。

展望NAND市场发展，今后将有两个阶段：第一阶段(2011～2015年)，以智能手机、平板电脑以及配置SSD的PC终端需求均可望继续扩大；第二阶段(2015年～)，由从事云计算的服务器和数据中心等各类基础设施牵引需求。