2004年可以说是近几年来存储器市场最火爆的一年,但由此引发的供应商大量投资生产以及激烈的价格竞争,使人们多少都猜测到2005年的存储器市场将面临萧条。据SIA 预计,2005年DRAM将下降14.7%至230亿美元,闪存市场规模为155亿美元,下降1.8%。三星也指出,内存芯片2005年的需求量将比2004年下降30%。相比之下,iSuppli的预测似乎乐观一些,他们认为2005年的存储器市场将保持平稳发展。
即便如此,全球各大存储器供应商丝毫未曾懈怠,存储器市场的技术竞争愈来愈趋向“白热化”。最主要的竞争主要体现在生产工艺上。美光科技网络及通讯部副总裁Jan du Preez表示:“成本是决定市场占有率的关键。要想获得更低成本,就必须处于工艺及技术的领先地位。”
图1:手机出货量及所用存储器情况。
以美光为例,该公司目前的DRAM产品主要采用110nm生产线制造,而95nm、78nm以及更小线宽工艺技术也是美光今后发展的重点。在此基础之上,300mm晶圆以及其独有的6F2技术会将DRAM产品的成本进一步降低。美光6F2单元超收缩(Hypershrink)架构曾获得2004年INSIGHT Award最富创新DRAM技术奖,该技术可以很大程度上减少存储器大小,把晶圆利用率增加20%。与标准的8F2产品相比,经压缩后的内存单元系数降低为6F2,晶粒大小减少了20%。将6F2技术使用在300毫米晶圆上,可以制造1,250个512Mb的DRAM。Jan声称该公司在压缩内存单元技术上,已较国际半导体技术蓝图(ITRS)的规划领先了四年之多。
其它存储器巨头也一直致力于DRAM技术创新。三星电子已经开始量产基于300mm晶圆、90nm线宽的512Mb DDR SDRAM；前不久还宣布推出采用80nm工艺制造的2Gb同步DDR2 DRAM。不仅如此,三星也一直与IBM、英飞凌和特许半导体等公司联合致力于65nm工艺DRAM技术的研究,之后还会转向45nm工艺。赛普拉斯半导体公司则率先推出了基于90nm工艺72Mb的高速SRAM,符合网络设备高速存储规格“QDR-IT”。英飞凌近日也宣称其采用70nm工艺、运用深度蚀刻(Deep Trench)的下一代DRAM已经研发成功。
DRAM目前最大的消费市场仍当属PC领域。去年全球PC销量约为1.9亿台,每台PC的平均内存量为450MB。Jan表示,PC在中国及东欧国家销售量的持续增长以及PC性能的提高,都将驱动DRAM的发展。因此,他对今年的DRAM市场持乐观态度,认为市场将维持供需平衡,并不会出现供应过量的情况。
手机是继PC之后的第二大存储器消费市场,去年全球销售量达到6.5亿部之多。根据美光公司的市场调查,由于手机中数码相机、音乐播放器等功能的增加,每部手机所需的内存容量在今后四年,平均将上涨9倍。手机中所用新型DRAM与标准DRAM相比,具有诸如低供电电压、温度补偿自刷新(TCSR)、部分阵列自刷新(PASR)、深度省电(DPD)等特殊特性。温度补偿自刷新功能可根据温度自动改变内部自刷新周期,而不必使用外部作业或控制,可减少自刷新电流；部分阵列自刷新是仅对储存了必需数据的存储区域进行刷新,以降低自刷新功耗；深度省电即通过切断内部电压以实现最低功耗。
针对手机所需存储器的特殊性,赛普拉斯、英飞凌、美光以及瑞萨科技四大半导体厂商联盟开发了取代传统异步SRAM,基于一个晶体管(1T)DRAM单元的CellularRAM。美光率先推出了基于其6F2阵列结构的CellularRAM器件。该款存储器采用了0.11um工艺技术,是一个128Mb脉冲的伪静态RAM(PSRAM)。其单元结构可使静态和工作电流最小,实现低功耗、高带宽,具有进行4字、8字、16字、32字或连续脉冲的读和写,增强了与闪存脉冲协议的兼容性。它还具有104MHz、80MHz和66MHz的脉冲时钟速率性能。美光目前主要将CellularRAM销售给多芯片封装(MCP)制造商,如英特尔。这种存储器经封装后,供手机制造商使用。
存储器市场上另一不容小觑的领域是闪存,而NAND型闪存无疑是最耀眼的明星。NAND与DRAM在生产及销售过程中存在诸多相似点,如果同时生产DRAM和NAND,可以节省70%-80%研发费用。因而,继三星调拨原有DRAM产能生产NAND闪存后,美光、英飞凌、Hynix等DRAM国际大厂纷纷进入内存市场。面对今年闪存市场将出现下滑的预测,Jan表示,美光作为NAND市场的新入者,将会小心控制NAND的产量,以应对随时出现的市场波动。
图2:全球NAND和NOR型闪存出货量。
90nm工艺的NAND闪存,是目前闪存市场的热点。美光从进入NAND的第一天起,就采用了90nm 工艺技术,面对高端、大容量应用,现已推出了2Gb的NAND闪存裸片,并将72nm和58nm等更精细的技术都排在了日程表上,今后还将提供最大为16Gb的产品；东芝也发布了4Gb单片多层单元NAND闪存。而三星也早早推出了自己的60nm工艺8Gb NAND闪存。
数码相机、手机等是NAND闪存的主要应用领域。Jan认为:“USB驱动器在连续三年之内,都将持续增长,这将成为NAND发展的巨大推动因素。”而DV的存储卡,也将是NAND闪存的另一个广阔市场。
Jan表示,今后存储器的市场,将会是DRAM和NAND大行其道的天下,因为它们能够满足几乎所有设备对存储器的要求。而NOR型闪存在今后几年的市场中也不会再继续增长,应用也将越来越少,逐渐会被DRAM、NAND或其它更新的技术所代替。
但就目前形式而言,由于NAND闪存不能随机访问,而需要使用大量的DRAM,以供遮蔽和运行modem指令代码,这样就增加了功耗和延长了引导时间。除此之外,NOR闪存可靠的数据完整性以及芯片内执行(execute-in-place)特点,都使得NOR闪存依然在市场上占有一席之地。
英特尔在去年第三季度,已经开始量产200mm晶片上的90nm工艺NOR闪存,主要应用于便携式设备。更有部分闪存厂家致力于开发融合两者特征的闪存。如三星开发了名为OneNAND的90nm线宽1GB高速闪存芯片,集NOR闪存的高速读取功能和NAND闪存的先进的数据存储功能于一身。OneNAND闪存解决方案既可以单独使用,也可以与SDRAM配套用于MCP。两个1GB OneNAND闪存和一个移动SDRAM的三芯片MCP的采用,能够满足高性能3G手机的多媒体存贮需求。
作者:唐晓琪、赵艳
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