Aktualności

To był okres burzliwy dla rynku pamięci, a to jeszcze nie koniec.

Jak dotąd w 2020 roku popyt był nieco większy niż oczekiwano dla dwóch głównych typów pamięci - 3D NAND i DRAM.Ale teraz na rynku panuje niepewność w związku ze spowolnieniem, problemami z zapasami i trwającą wojną handlową.

Ponadto rynek 3D NAND zmierza w kierunku nowej generacji technologii, ale niektórzy mają problemy z wydajnością.Dostawcy zarówno 3D NAND, jak i DRAM zdobywają nową konkurencję z Chin.

Po spowolnieniu w 2019 r. Rynek pamięci miał się odbić w tym roku.Potem wybuchła pandemia COVID-19.Nagle duży procent krajów wdrożył różne środki mające na celu złagodzenie epidemii, takie jak między innymi zamówienia na pobyt w domu i zamykanie firm.Wkrótce nastąpiły zawirowania gospodarcze i utrata miejsc pracy.

Jak się jednak okazało, ekonomia pracy w domu spowodowała nieprzewidziany popyt na komputery osobiste, tablety i inne produkty.Rosło również zapotrzebowanie na serwery w centrach danych.Wszystko to napędzało zapotrzebowanie na pamięć, układ logiczny i inne typy układów.

Trwająca wojna handlowa między USA a Chinami nadal powoduje niepewność na rynku, ale wywołała również falę paniki w kupowaniu chipów.Zasadniczo Stany Zjednoczone wprowadziły szereg ograniczeń handlowych dla chińskiego Huawei.Tak więc od jakiegoś czasu Huawei gromadzi chipy, zwiększając popyt.

To się kończy.Aby prowadzić interesy z Huawei, firmy amerykańskie i inne firmy będą wymagać nowych licencji od rządu USA po 14 września. Wielu dostawców zrywa więzi z Huawei, co wpłynie na popyt na chipy.

Podsumowując, ogólny rynek pamięci jest skomplikowany i istnieje kilka niewiadomych.Aby pomóc branży uzyskać wgląd w to, co przyniesie przyszłość, Semiconductor Engineering zbadała rynki DRAM, 3D NAND i pamięci nowej generacji.

Dynamika DRAM
Dzisiejsze systemy integrują procesory, grafikę, a także pamięć i pamięć masową, często nazywane są hierarchią pamięć / przechowywanie.Na pierwszym poziomie tej hierarchii SRAM jest zintegrowany z procesorem w celu szybkiego dostępu do danych.DRAM, następny poziom, jest oddzielny i używany jako pamięć główna.Do przechowywania danych używane są dyski i dyski półprzewodnikowe (SSD) oparte na NAND.

Rok 2019 był trudnym okresem dla pamięci DRAM, naznaczonym słabym popytem i spadającymi cenami.Wśród trzech czołowych producentów pamięci DRAM panowała zaciekła konkurencja.Na rynku DRAM liderem jest Samsung z 43,5% udziałem w drugim kwartale 2020 r., A następnie SK Hynix (30,1%) i Micron (21%), według TrendForce.

Oczekuje się, że konkurencja zaostrzy się wraz z nowym uczestnikiem z Chin.Według Cowen & Co. chińska technologia pamięci ChangXin (CXMT) dostarcza swoją pierwszą 19-nanometrową linię DRAM z produktami 17-nanometrowymi.

Dopiero okaże się, jak CXMT wpłynie na rynek.Tymczasem w 2020 r. Sytuacja na rynku DRAM jest mieszana.W sumie, według IBS, oczekuje się, że rynek DRAM osiągnie 62,0 mld USD, czyli mniej więcej na poziomie 61,99 mld USD w 2019 r.

Gospodarka pozostająca w domu, w połączeniu z boomem na serwery w centrach danych, napędzała silny popyt na pamięci DRAM w pierwszej połowie i trzecim kwartale 2020 r. „Kluczowymi czynnikami wzrostu w okresie od pierwszego do trzeciego kwartału 2020 r. Były centra danych i komputery osobiste” - powiedział Handel Jones, Prezes IBS.

Obecnie dostawcy DRAM dostarczają urządzenia oparte na węźle 1xnm.„Widzimy większy popyt na pamięci DRAM w trzecim kwartale, kiedy dostawcy pamięci DRAM zaczynają zwiększać liczbę węzłów„ 1nmy ”i„ 1nmz ”- powiedziała Amy Leong, wiceprezes firmy FormFactor, dostawcy kart sond do zastosowań w testowaniu chipów.

Teraz jednak istnieją obawy przed spowolnieniem w drugiej połowie 2020 r. „W czwartym kwartale 2020 r. Występuje pewna miękkość z powodu spowolnienia popytu na centra danych, ale nie jest to głęboki spadek” - powiedział Jones z IBS.

Jak dotąd był to słaby rok pod względem zapotrzebowania na pamięć w smartfonach, ale to może się wkrótce zmienić.Jeśli chodzi o mobilną pamięć DRAM, dostawcy rozwijają produkty oparte na nowym standardzie interfejsu LPDDR5.Według Samsunga szybkość przesyłania danych dla urządzenia LPDDR5 16 GB wynosi 5500 Mb / s, około 1,3 razy szybciej niż w przypadku poprzedniego standardu pamięci przenośnej (LPDDR4X, 4266 Mb / s).

„Spodziewamy się rosnącego popytu na mobilne pamięci DRAM i NAND w kalendarzu 2020 na większą produkcję flagowych smartfonów 5G, które przenoszą większą zawartość DRAM” - powiedział Karl Ackerman, analityk w Cowen, w notatce badawczej.

Oczekuje się, że 5G, technologia bezprzewodowa nowej generacji, zwiększy popyt na pamięci DRAM w 2021 r. Według IBS prognozuje się, że rynek DRAM osiągnie 68,1 mld USD w 2021 r.„W 2021 roku głównym motorem wzrostu będą smartfony i smartfony 5G” - powiedział Jones z IBS.„Ponadto wzrost centrów danych będzie stosunkowo silny”.

Wyzwania NAND
Po okresie powolnego wzrostu dostawcy pamięci flash NAND również mają nadzieję na odbicie w 2020 roku. „Jesteśmy optymistami co do długoterminowego zapotrzebowania na pamięć flash NAND” - powiedział Leong z firmy FormFactor.

W sumie oczekuje się, że rynek pamięci flash NAND osiągnie 47,9 mld USD w 2020 r., Co oznacza wzrost o 9% z 43,9 mld USD w 2019 r., Według IBS.„Kluczowymi sterownikami aplikacji w okresie od I do III kwartału 2020 r. Były smartfony, komputery osobiste i centra danych” - powiedział Jones z IBS.„Widzieliśmy pewne osłabienie popytu w czwartym kwartale 2020 r., Ale nie jest to znaczące”.

Według IBS w 2021 r. Rynek NAND osiągnie wartość 53,3 mld USD.„Kluczowymi czynnikami napędzającymi w 2021 r. Będą smartfony” - powiedział Jones.„Obserwujemy wzrost wolumenów, a także rosnącą zawartość pamięci NAND na smartfona”.

Na rynku NAND liderem jest Samsung z 31,4% udziałem w drugim kwartale 2020 r., Za nim plasują się Kioxia (17,2%), Western Digital (15,5%), SK Hynix (11,7%), a następnie Micron (11,5%) i Intel (11,5%), według TrendForce.

Jakby tego było mało, chińska firma Yangtze Memory Technologies (YMTC) weszła niedawno na rynek 3D NAND z 64-warstwowym urządzeniem.„YMTC osiągnie stosunkowo silny wzrost w 2021 r., Ale jego udział w rynku jest bardzo niski” - powiedział Jones.

W międzyczasie od pewnego czasu dostawcy rozwijają 3D NAND, następcę planarnej pamięci flash NAND.W przeciwieństwie do płaskiej pamięci NAND, która jest strukturą 2D, 3D NAND przypomina pionowy wieżowiec, w którym poziome warstwy komórek pamięci są układane w stos, a następnie łączone za pomocą małych pionowych kanałów.

3D NAND jest określany ilościowo na podstawie liczby warstw ułożonych w urządzeniu.Im więcej warstw jest dodawanych, tym gęstość bitów rośnie w systemach.Jednak wyzwania produkcyjne narastają w miarę dodawania kolejnych warstw.

3D NAND wymaga również trudnych etapów osadzania i wytrawiania.„Używasz różnych chemii.Poszukujesz także pewnych profili wytrawiania, szczególnie do wytrawiania o wysokim współczynniku kształtu lub tego, co nazywają HAR.W przypadku 3D NAND stało się to niezwykle istotne ”- powiedział podczas niedawnej prezentacji Ben Rathsack, wiceprezes i zastępca dyrektora generalnego TEL America.

W zeszłym roku dostawcy dostarczali 64-warstwowe produkty 3D NAND.„Obecnie 92- i 96-warstwowe urządzenia 3D NAND są powszechne” - powiedział Jeongdong Choe, starszy pracownik techniczny w TechInsights.„Te urządzenia są powszechne w urządzeniach przenośnych, dyskach SSD i na rynku korporacyjnym”.

128-warstwowa pamięć 3D NAND to następna generacja technologii.Pojawiły się raporty, że są tu pewne opóźnienia z powodu problemów z wydajnością.„128L właśnie został wydany.Dyski SSD 128L właśnie zostały wprowadzone na rynek ”- powiedział Choe.„Jest trochę opóźniony.Jednak nadal występują problemy z wydajnością ”.

Nie jest jasne, jak długo problem będzie trwał.Niemniej jednak dostawcy obierają różne sposoby skalowania 3D NAND.Niektórzy stosują tak zwane podejście do układania w stosy ciągów.Na przykład niektórzy opracowują dwa 64-warstwowe urządzenia i układają je w stos, tworząc 128-warstwowe urządzenie.

Inni idą inną drogą.„Samsung zachował podejście z pojedynczym stosem dla 128L, które obejmuje wytrawianie kanałów pionowych o bardzo wysokim współczynniku kształtu” - powiedział Choe.

Branża będzie nadal skalować 3D NAND.Choe spodziewa się, że do końca 2021 roku części 3D NAND z 176 do 192 warstwami będą w fazie produkcji.

Jest tu kilka wyzwań.„Jesteśmy optymistycznie nastawieni do skalowania 3D NAND” - powiedział Rick Gottscho, CTO w Lam Research.„Istnieją dwa duże wyzwania związane ze skalowaniem pamięci 3D NAND.Jednym z nich jest stres w foliach, który narasta w miarę nakładania coraz większej liczby warstw, co może wypaczać wafel i zniekształcać wzory, więc kiedy wybierasz się na piętrowy lub potrójny pokład, wyrównanie staje się większym wyzwaniem ”.

Nie jest jasne, jak daleko będzie się skalować 3D NAND, ale zawsze jest zapotrzebowanie na więcej bitów.„Istnieje duże zapotrzebowanie długoterminowe” - powiedział Gottscho.„Nastąpił gwałtowny wzrost ilości danych oraz generowania i przechowywania danych.Wszystkie te aplikacje do eksploracji danych będą zasilać nowe aplikacje w celu uzyskania większej ilości danych, więc istnieje nienasycone zapotrzebowanie na dane i ich przechowywanie w nieskończoność ”.

Pamięć nowej generacji
Od pewnego czasu branża opracowuje kilka typów pamięci nowej generacji, takich jak pamięć ze zmianą fazy (PCM), STT-MRAM, ReRAM i inne.

Te typy pamięci są atrakcyjne, ponieważ łączą szybkość SRAM i niezmienność pamięci flash z nieograniczoną wytrzymałością.Jednak opracowanie nowych pamięci zajęło więcej czasu, ponieważ do przechowywania danych wykorzystują złożone materiały i schematy przełączania.

Spośród nowych typów pamięci, PCM odniósł największy sukces.Od jakiegoś czasu Intel dostarcza 3D XPoint, czyli PCM.Firma Micron dostarcza również PCM.Pamięć nieulotna PCM przechowuje dane poprzez zmianę stanu materiału.Jest szybszy niż błysk, z lepszą wytrzymałością.

STT-MRAM jest również wysyłany.Charakteryzuje się szybkością SRAM i trwałością błysku z nieograniczoną wytrzymałością.Wykorzystuje magnetyzm spinu elektronu, aby zapewnić nielotne właściwości chipów.

STT-MRAM jest oferowany w aplikacjach samodzielnych i wbudowanych.W przypadku systemów wbudowanych ma zastąpić NOR (eFlash) przy 22 nm i więcej w mikrokontrolerach i innych układach scalonych.

Pamięć ReRAM ma mniejsze opóźnienia odczytu i szybszą wydajność zapisu niż pamięć flash.W pamięci ReRAM napięcie jest przykładane do stosu materiałów, powodując zmianę rezystancji, która rejestruje dane w pamięci.

„ReRAM i do pewnego stopnia MRAM zostały dotknięte brakiem udanych przypadków użycia wolumenu” - powiedział David Uriu, dyrektor techniczny ds. Zarządzania produktem w UMC.„Każda technologia od PCM przez MRAM do ReRAM ma swoje mocne i słabe strony.Widzieliśmy ekscytujące prognozy dotyczące wielu z tych technologii, ale faktem jest, że wciąż trwają prace ”.

Podczas gdy PCM nabiera rozpędu, inne technologie dopiero się zakorzeniają.„Kwestia dojrzałości we wdrażaniu produktów jest tym, co należy wykazać w miarę upływu czasu, aby zyskać zaufanie do możliwości rozwiązań” - powiedział Uriu.„Kwestie kosztów, wydajności analogowej i ogólnie przypadków użycia zostały podniesione i tylko nieliczne są w stanie sprostać wyzwaniom.Większość jest po prostu zbyt ryzykowna, aby postawić na produkcję i całkowity koszt posiadania ”.

Nie oznacza to, że MRAM i ReRAM mają ograniczony potencjał.„Widzimy przyszły potencjał w MRAM i ReRAM.PCM, choć stosunkowo drogi, działa i zaczął dojrzewać ”- powiedział.„Nasza branża stale ulepsza materiały i przypadki użycia związane z rozwojem akceptacji dojrzałości tych nowszych projektów pamięci, które zostaną wprowadzone na rynek dla zaawansowanych aplikacji, takich jak sztuczna inteligencja, uczenie maszynowe i aplikacje do przetwarzania w pamięci lub przetwarzania w pamięci. .Rozszerzą się na wiele maszyn, których używamy dzisiaj do zastosowań konsumenckich, inteligentnego IoT, komunikacji, czujników 3D, zastosowań medycznych, transportowych i informacyjno-rozrywkowych. ”(Od Mark LaPedus)