芯片世界觀︱幾張表格看這場3D NAND競賽中，美光/三星/海力士/西部數據/XMC誰將勝出

NAND 產品從 2D 到 3D 的過渡將在 2018 年達到均衡，3D NAND 也已經成為存儲器廠商的下一個戰(zhàn)場。

當下 NAND 市場的發(fā)展動力來自于從 2D 到 3D 的轉換，3D 結構的進步、NAND 芯片供應的短缺以及智能手機等終端產品中 NAND 使用量的增加都將進一步推動 NAND 市場的增長。

根據 DRAM Exchange 的數據，2016 年第四季度，美光在 NAND Flash 市場占有 10.6%的市場份額。事實上，過去六年中，以營收計算，所有 NAND 制造商的市場份額都大致保持了相對穩(wěn)定。

這個事實比較令人驚訝，因為三星電子 2016 年大幅增加了資本支出，其資本支出達到了美光的兩倍。

按理說，三星電子的資本支出達到美光的兩倍，其晶圓增長速度應該相應更大，但是基于營收的市場份額卻沒有變化。三星電子之所以沒有把資本支出轉化成市場份額的增長，主要原因就是美光當前產品線技術相當進步，在位增長上比較快。

實際上，美光在 3D NAND 技術上并不落后于三星：

“英特爾和美光合資成立的 IM 公司能夠把與三星電子 48 層存儲器相同的位數封裝到其 32 層芯片中。如果 IM 能夠履行承諾，如期交付傳聞中的 64 層芯片，并在 2017 年中實現批量生產，那么 IM 公司的產品將是市場上 64 層存儲器中位密度最高的產品。這點很重要，因為在產量相等的條件下，具有位密度優(yōu)勢的供應商有機會以更低的總體成本，在特定晶圓上產生更多的收入?！?/p>

未來的路線圖
我們來看看當前的技術，以及從現在到 2020 年之間的技術演進。根據下圖，三星電子（圖中的 SEC）于 2016 年中期宣布可量產的 64 層 NAND 產品，聲稱于 2016 年年底實現量產。

西部數據和東芝半導體于 2017 年 2 月初在 ISSCC 會議上聯合宣布，已經開始首次生產 512Gb 容量的 64 層 3D NAND，但是東芝早在 2016 年 7 月底就宣稱正在試產其 64 層 NAND。

但是根據 2017 年 2 月 7 日 ExtremeTech 上的一篇文章，

“三星電子還是東芝 / 西部數據，誰是推出 64 層 NAND 的第一家公司？這取決于根據新聞稿的發(fā)布時間確定還是根據實際產品出貨時間確定。但是事實上，這兩家公司目前誰都沒有開始出貨 64 層 NAND。”

因此，擁有 XMC 的長江存儲技術公司提供的這個路線圖，只是表示各家公司開始某個存儲技術的時間，并不一定是指量產時間。

單單看這個圖表，好像三星和 SK 海力士都至少領先美光兩個季度。更雪上加霜的是，海力士剛剛在 2017 年 4 月中旬發(fā)布了一個 72 層 NAND 芯片。

然而，如上所述，美光科技的技術領先于所有競爭對手。據 Memory?Guy 透露，如下表所示：

“從技術層面看，這三家公司都有效地使用了 64 層結構，每個單元格包含三個比特，不同的是，美光的位密度 Gb?/mm2高于另外兩家公司，這得益于美光在存儲陣列下制造芯片的 CMOS 邏輯電路，而競爭對手則是把邏輯電路和存儲陣列并列放置?！?/p>

下面，我們根據各個廠家未來的晶圓廠建設計劃和技術發(fā)布情況，看看各自的路線圖。

三星
根據上面的 NAND 路線圖，三星將在 2018 年遷移到 96 層 NAND?IC，僅僅領先美光一個季度。

2016 年 3 月，三星電子在中國西安和韓國華城擴建了 3D?NAND 閃存芯片制造工廠。Pyeongtaek 工廠將于 2017 年 7 月開始運營，將成為第四代 64 層 3D?NAND 芯片的生產基地。三星計劃在 Pyeongtaek 工廠重點生產 3D?NAND。自 2017 年至 2019 年底，制造設備將從其它產線陸續(xù)抵達 Pyeongtaek 工廠。

我預計三星電子的存儲器產能將從 2015 年的 318.44 億 Gb 和 2016 年的 539.9 億 Gb 增長到 2017 年的 824.8 億 Gb-?增長率達 53%。
SK 海力士

由于 18nm 產線的生產問題，海力士的 72 層 3D?NAND 的發(fā)布從第二季度推遲到了第三季度。最初版本的 72 層 3D?TLC?NAND 芯片不會比 64 層版本增加容量，但是裸片尺寸減少了約 30％，從而使 SK 海力士能夠在單個晶片上生產更多芯片。

2016 年底，SK 海力士宣布計劃在清州新建一個晶圓廠，預計 2019 年實現量產。清州工廠的規(guī)模將與利川 M14 晶圓廠大致相同，體現了 SK 海力士在 3D?NAND 上激進的資本配置策略。

該公司計劃到 2017 年底將其 3D?NAND 晶圓的月產能從目前的 2 萬片增加到 7 萬片，其中，4 萬片晶片用于 48 層 NAND，2 萬到 3 萬片用于 36 層 NAND，1 萬片用于 72 層 NAND。

我估計，SK 海力士的存儲器產能將從 2015 年的 107.1 億 8Gb 和 2016 年的 157.9 億 8Gb 進一步增長到 2017 年的 212.1 億 8Gb- 增長率達 28%。

美光
美光 64 層產品的裸片尺寸為 59 平方毫米，每片晶圓的裸片產出數比競爭對手多出 25％。該公司還正在開發(fā) QLC，每個單元將具有四個比特位，位密度比 TLC 高出 33%。美光公司稱，生產 QLC 的額外成本最小，這將使用于低端消費品的 NAND 產品的單位成本下降 25％。本來，美光的 64 層 TLC?3D?NAND 就比競爭對手具有 10-15％的位密度優(yōu)勢，這樣，最終的結果是，美光 QLC 產品的單位成本比競爭對手的 TLC 芯片降低了 35％。

XMC
如上圖“NAND 路線圖”，武漢新鑫半導體制造總公司應該在 2018 年末開始生產 32 層 NAND 產品，然后是 64 層產品。?XMC 的最大產能將達到每月 30 萬片。

東芝 / 西部數據
東芝 / 西部數據還沒有開始向 3D?NAND 轉型。此外，東芝半導體目前的財務困境也可能會拖延其向 3D?NAND 的過渡。東芝和西部數據在 2017 年初表示，其 512?Gb?64 層器件將于 2017 年下半年在日本橫濱市開始大批量生產。

最近，東芝 NAND 內存芯片業(yè)務的潛在買家已經縮小至四家 --SK 海力士、西部數據、美國私募股權公司 Silver?Lake?Partners 和中國臺灣鴻海。東芝將于 2017 年 5 月進行第二次招標，并于 6 月底前選定投標者。

要點
早在 2016 年 5 月，我就曾提到 NAND 供應商將從即將到來的 NAND?IC 的短缺中獲益。

美光除了受益于 NAND 供應短缺，其技術實力也功不可沒。由于使用 NAND 產品的設備數量將持續(xù)增長，而且這些設備中的 NAND 容量也大幅增加，NAND 將繼續(xù)保持強勁增長。下表說明了這個概念。智能手機 2014 年的出貨量為 13.0 億部，2015 年增長到 14.4 億，2016 年又小幅增長到 14.7 億，但從 2014 年到 2016 年，NAND 的銷售量增長了兩倍。

NAND 另一個增長驅動力是從 2D 到 3D 的轉換。下表顯示了這種過渡的時間軸。3D?NAND 是存儲器廠商下一個戰(zhàn)場。3D?NAND 在 2018 年將占到公司收入的 50％以上，美光卓越的芯片設計和版圖布局能力將保證其收入的強勁增長。
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