存儲器思謀發展

存儲器是隨著計算機而發展起來的一種專用電子部件，用于保存數據和程序，傳統上計算機的主存儲器稱Memory，外部設備用存儲器稱Storage(常用磁盤、磁帶)。上世紀s0年代中期，主存曾用磁芯存儲器，60年代中期以來，半導體存儲器開始取代磁芯存儲器。隨著時間的前進，存儲器獲得了長足的發展。

作為Storage的大容量存儲器100GB主要應用磁帶／光盤和HDD(硬盤驅動器，俗稱硬盤)，優點是低價格，大容量，可保存10年，擦寫無限；缺點是體重積大，功耗大，隨機存取性能差。半導體存儲器(屬SSD，Solid State Drive——固態存儲器)的優點是小型輕量，功耗小，堅固耐用，隨機存取性高：缺點是可擦寫次數有一定限度，有些產品保存時間僅3年。

有研究機構指出，到2010年人類創造的全部數字化數據量約為1.2z(zeta=10²¹)B(Byte)，預計到2020年將大幅增長到35ZB，屆時有可能利用的Storage包括HDD、NAND和光盤(DVD)僅能滿足需求的一半還不到。35ZB的容量有多大?如用厚，1.2mm的DVD來存儲的話，那片片相疊的高度，就是地球到月亮距離的27倍，簡直難以想象，可見，世界未來存儲器市場空間依然碩大無比，前景未可限量。

HDD—SSD共存互補

近年媒體上常有ssD挑戰HDD的報道，事實上，在未來一段時間內，兩者不完全是替代的關系，而將是共存互補的關系。

自從上世紀70年代初IBM首先開發出24英寸HDD之后，80年代初，Seagate公司推出世界第一臺s，25英寸HDD，跨入90年代后，為適應尺寸更小的筆記本電腦等的應用，無論5.25英寸還是3.5英寸的都還嫌大，于是又相繼出現了2.5英寸、1.8英寸、1.3英寸、甚至1英寸等眾多產品。2001年蘋果公司推出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便棄用HDD而采用了4GB的NAND，使l英寸HDD受到很大打擊。

的確，NAND從主要應用于移動電話、數碼相機，正向著PC、TV、游戲機，再到服務器、數據中心等不斷擴展，繼續侵蝕HDD市場。可NAND的特點是容量大、速度怏，HDD則是容量大、價格低，兩者以bit為單位的價格之差達10倍以上，所以在容量>lT(10¹²)B的產品以及服務器、Storage等方面的應用，HDD依然具有獨特的優勢。因此，兩種產品搭配應用，優勢互補或將是較為合理的舉措。

業界分析人士估計，2010年世界HDD的出貨量達到6.8億臺，比上年大幅增長了22％。另有觀點表示，2007年上市的混合HDD(標準HDD+NAND)經過幾年停滯之后將獲得巨大發展，可橫掃PC用HDD，預期2016年的出貨量可達6億臺。Seagate公司一向是世界HDD市場上的龍頭老大，但近一二年western Digital公司向它發起嚴重挑戰，大有后來居上之勢。

激蕩DRAM勢將趨緩

自Intel研發出DRAM迄今已有40年的歷史，它不僅推進了電子技術的前進，而且也是日、韓甚至中國臺灣地區發展本土半導體業的引擎，發揮了無可取代的重要作用。據估計，近年世界半導體存儲器(包括DRAM和NAND)在半導體產業中的比重在20％左右，已是高于MPU(約占14％)，僅次于Logic(邏輯電路，約占28％)，在半導體三大產品中榮居亞軍的顯赫地位。它對半導體業的漲漲跌跌影響巨大，2001年世界半導體業暴挫32％，存儲器便慘跌了一半，2010年世界半導體業激增32％，而DRAM~NANO則分別飆升了80％和40％，成為推動半導體業躍進的兩大原動力。存儲器中NAND出貨量已逐漸接近DRAM，兩者之比約為47：53。

市場調研公司iSuppli預測，DRAM經過了大放異彩的2010年之后，受價格走低的嚴酷打擊，2011年市場將下跌11.8％(與去年成強烈對比)，計共355億美元。且在其平均價格跌跌不休的背景下，未來幾年世界DRAM市場將鐵定放緩，預計2014年將下降到約290億美元(見圖1)。iSuppli預測，2011年DRAM的平均單價將從上年的2.61美元，跌落到1.44美元，銳減45％，盡管bit數將竄升59.6％，達246億B也無濟于事。看來DRAM風光難再，形勢嚴峻，有廠商已在抑制投資，也有的將減小生產規模。

2011年，所有DRAM廠商均將提升制造工藝技術，轉向3Xnm技術，預計三星下半年采用35nm工藝制造的產品將超過50％，Hynix、Micron也將于第二季末采用3Xnm技術進行量產，Elpida則試圖從6Xnm直接跳到3Xnm，臺系廠則將加速采用4Xnm甚至3Xnm技術，希望以此來大幅降低成本，因應DRAM價格的決速下降。世界DRAM市場實際控制在韓國雙雄之手，iSuppli公司最新統計，韓國三星和Hynix合占世界市場的63％，三星更獨占42％(表1)。

熱NAND將遇“post”?

“201l is likelv to be the year of the NAND，”2011年或是NAND年，這么熱的產品將遭遇“post NAND”?變革是必然的，答復是肯定的。NAND告別了勁增38％“最偉大”的2010年，在智能手機和平板電腦兩大紅火產品的拉抬下，2011年仍將保持兩位數增長，市場調研公司iSuppli最近報告指出，今年NAND將續增18％，達220億美元，從bit使用量講，更將竄升72％，達到193億GB。但到2011年末，由于過度樂觀而將帶來供過于求和價格走低，使2012年的增長率由正轉負，等到2013年才可望反彈，再增11％，2014年又將是停滯的平淡之年(圖2)。

市場調研公司Gartner展望，2014年NAND存儲數據的需求，將從現在的10E(E=10¹⁸)B增長到100EB，其中包括智能手機在內的手機約占33％，平板電腦約18％，兩者合計過半，達51％。又據市場調研公司DRAMeXchange日前報告顯示，2011年世界NAND的出貨量如果換算成每個16 GB計算的話，合共93.3億個、比上年勁增78％。該公司稱，生產工藝技術將迅速發展，2010年以4Xnm和3Xnm為主，2011年即將轉向3Xnm和12Xnm工藝。

由于平板電腦特別是蘋果公司的iPad對消費者極具誘惑力，消量大增，牽引NAND順勢上揚，被稱為“蘋果效應”。iSuppli公司預測，2011年平板電腦用NAND的存儲容量將陡增到23億GB、比上年爆增382％，如按每個1GB容量計算，那出貨量更將有近5倍之增，超過20億LTB。且未來幾年不見消沉之勢，預計到2014年將連年增長到123億GB(圖3)。平板電腩用NAND在全部NAND供貨量中的比重，2011年將從上年的4.3％提升到11.8％，2014將進一步擴大到16％。

Post NAND發跡

最近幾年，半導體業中NAND工藝的微細化是發展最快的，大約是每1年3個月～1年半間前進一代，使相同面積上的存儲容量翻番。當下最先進的NAND是用25nm工藝制造的64GB產品。但是，這種強勁發展在3～4年內或將碰壁，預計2011年將跨進20nm代，2012年16～17nm代，2013年進入15nm代，業界認為，15nm可能是微細化的極限，到了NAND王朝陷落之時。

怎么辦?業界提出了兩條道路：一是沿襲NAND的工作原理，變更它的單元結構：二是引進全新的工作原理，例如采用阻抗變化材料的ReRAM(Resistive RAM一一電阻RAM)等，3D結構則是兩者的共同發展方向。

原先的制造微細化都是在平面上縮小尺寸，以增加單位面積的存儲容量，而今改為在硅基板上采取存儲單元垂直立體堆疊方式，如果堆疊4個單元，面積縮小到1／4，效果十分顯著，容量增大，成本縮減。這項研發始自本世紀之交，至今若干廠商已然計劃產品化，走在最前面幾家的目標，是于2014年左右采用17nm工藝，2bit／單元，4單元堆積方式，量產lT(10¹²)B的3DNAND，承接15nm以下的256GB平面NAND，使產品容量一舉擴大4倍。

除了3D結構NAND以外，新的非揮發存儲器的開發也在加速，它們變革了工作原理，提高了性能，主要產品有ReRAM、PRAM(Phase RAM——相變RAM)和MRAM(Magnetic RAM——磁性RAM)3類。業界估計、2014年1TB的ReRAM有可能量產化，早已量產的MB級PRAM和MRAM也勢必要走大容量化的道路，上述幾類產品的特性約如表2所示。

展望NAND市場發展，今后將有兩個階段：第一階段(2011～2015年)，以智能手機、平板電腦以及配置SSD的PC終端需求均可望繼續擴大；第二階段(2015年～)，由從事云計算的服務器和數據中心等各類基礎設施牽引需求。