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    探索内存与存储技术领导力 从美光的创新基因说起

      [  中关村在线 原创  ]   作者:福彩快3投注平台加拿大3.5分   |  责编:徐鹏

          “在半导体产业中,可以看到内存与存储技术相关的领域,也就是DRAM和NAND,会是增长最快的市场。事实上,其在过去二十年中也是半导体产业增长最快的领域。相较之下,DRAM又会比NAND增长得更快。我们对于未来充满信心,因为在美光超过40年的历史当中,现在是史上首次,不管是在DRAM技术还是在NAND的技术上,我们同时实现了领先。”美光执行副总裁兼首席商务官Sumit Sadana表示。

    探索内存与存储技术领导力 从美光的创新基因说起
    美光执行副总裁兼首席商务官Sumit Sadana

          美光2021财年第一季度财报显示,营收达到57.7亿美元,同比增长12%。其中,DRAM业务占营收的70%(40.56亿美元),同比增长17%,NAND业务占其营收(15.74亿美元)的27%,同比增长11%。截至12月3日,美光实现季度净收入8.03亿美元,同比增长63.5%。美光透露,NVMe占据了超过90%的客户端SSD,其中QLC闪存几乎占总数的一半。在云计算客户需求和NAND降价等因素的推动之下,SSD被越来越多的数据中心和客户端所采用,像HBM2E内存等技术也在应用于数据中心的AI训练和推理。此外,智能边缘、工业物联网、智能汽车、5G对内存和存储市场的贡献同样引人关注。

          分析师预测,2021年全球半导体产业预计增长12%,规模会达到5020亿美元,其中的内存与存储领域增长将达到19%,相应产值为1460亿美元。这一增长背后的推动力一方面是新技术的普惠应用,另一方面如游戏主机全线配备SSD,以及移动设备对NAND容量、更快闪存接口、多芯片封装等方面的需求不断增加,都会催生内存与存储技术向场景化应用进一步纵深。

    探索内存与存储技术领导力 从美光的创新基因说起
    2021年内存与存储市场规模

          在DRAM领域,美光于1月27日宣布批量出货基于1α(1-alpha) 节点的DRAM产品,由台湾地区的工厂进行量产,该制程在密度、功耗和性能等各方面均有突破,内存密度提升40%以上。美光的1α技术节点可以使内存解决方案更节能、更可靠,并为需要最佳低功耗DRAM产品的移动平台带来运行速度更快的 LPDDR5,实现了15%的节能。

          美光的1α内存节点提供了8Gb至16Gb的密度,可以延长现有的DDR4和LPDDR4系列产品的生命周期,并为美光在服务器、客户端、网络和嵌入式领域的客户提供更低功耗、更可靠的产品及更全面的产品支持,从而降低客户再次验证的成本。对于具备较长产品生命周期的汽车嵌入式解决方案、工业PC和边缘服务器等应用场景而言,1α制程保证了在整个系统生命周期内更具优势的总体拥有成本。

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    美光1α DRAM制程技术

          下一步,美光将继续推进1α、1β、1γ、1δ等不同研发阶段的技术应用,评估使用EUV光刻技术生产产品的可能性,并且正在与相关厂商进行合作,以寻找出最具经济效益的产品路径。“美光始终在引领业界的先进技术,特别是在使用多重曝光浸润式光刻(multi-patterning immersion lithograph)的部分,这使得DRAM在不同节点上都可以更有成本效益。”Sumit Sadana说,“美光在各个领域都做了很多技术研发和迭代,我们是全球最具创新力的二十家公司之一,当前,我们也在持续评估和研发EUV技术,等到我们认为采用该技术可以提供绝佳成本效益的时候,就会考虑将其纳入DRAM的制程。”

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    美光DRAM技术路径图

          在NAND领域,美光在去年11月批量出货了全球首款 176 层 3D NAND 闪存,与最接近的竞争对手同类产品相比,堆叠层数多出近 40%,采用美光第五代 3D NAND 技术和第二代替换栅极架构,与美光的上一代大容量 3D NAND 产品相比,176 层 NAND 将数据读取和写入延迟缩短了35%以上,大幅提高了应用的性能。同时,美光的 176 层 NAND 采用紧凑型设计,裸片尺寸比市场最接近同类产品缩小近 30%,可应用于移动设备存储、自动驾驶系统、车载信息娱乐,以及客户端和数据中心的固态硬盘等领域。

    探索内存与存储技术领导力 从美光的创新基因说起
    全球首款176层NAND

          在开放式NAND闪存接口(ONFI)总线上,美光第五代3D NAND实现了1600 MT/秒最大数据传输速率,比此前提升了33%。更快的ONFI 速度意味着系统启动更迅速、应用程序性能更出众。在汽车应用中,这种速度将让车载系统在发动机启动后近乎即时地响应,从而为用户带来更好的体验。

          此外,美光还结合了堆栈式替换栅极架构、创新的电荷捕获技术和CMOS阵列下(CuA)技术。美光的3D NAND专家团队利用专有的CuA技术取得了大幅进步,该技术在芯片的逻辑器件上构建了多层堆栈,将更多内存集成封装在更紧凑的空间中,极大缩小了176层NAND的裸片尺寸,提升了单片晶圆的存储容量。

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    美光NAND技术领导力

          美光将NAND单元技术从传统的浮动栅极过渡到电荷捕获,提高了未来NAND的可扩展性和性能。除了电荷捕获技术,美光还采用替换栅极架构,利用其中的高导电性金属字线取代硅层,实现了性能大幅提升和成本的有效降低。

          通过采用这些先进技术,美光提升了产品耐用度,这将使各种写入密集型应用特别受益,例如航空航天领域的黑匣子以及视频监控录像等。在移动设备存储中,176层NAND的替换栅极架构可将混合工作负载性能提高15% ,从而支持超快速边缘计算、增强型人工智能推理以及图像显示细腻的实时多人游戏。

          产品组合方面,美光拥有丰富的技术和解决方案,例如应用在AI和机器学习领域的HBM2E,以及与NVIDIA合作,在NVIDIA GeForce RTX 3090和GeForce RTX 3080 GPU中搭载的GDDR6X等等,美光的GDDR6X可以将单颗粒的内存带宽提升至84 GB/s,从而使系统带宽提升到1 TB/s,并且采用了PAM4技术,通过更简洁的板间设计和封装方案,实现了单通道的双倍数据速率(运行频率并未翻倍),使得游戏玩家有了更加流畅、实时的体验。借助Authenta技术,则可以保障联网设备的安全性。

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    具有创新力的内存与存储产品组合

          除此之外,美光还在全球构筑了紧密的生态伙伴体系。今年1月,美光宣布与联想及联宝科技 (联想旗下最大的制造和研发机构) 成立联合实验室,这是内存和存储业界首家同时联合ODM和OEM的联合实验室,旨在加快美光的DRAM和NAND前沿创新技术(如GDDR6、LPDDR5、DDR5、PCIe 4.0 NVMe SSD)在联想产品设计中的应用,从而更好地满足用户的核心工作负载需求。

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    美光携手联想、联宝科技成立联合实验室

          2021年,美光预测DRAM业务的增长将超过15%,NAND业务的增长约为30%。随着全球产业数字化进程加速,一方面各行各业的客户对于半导体设备的需求均呈现出强劲态势,另一方面由于“先低后高”的供需变化,部分市场也出现了或多或少的元件供应紧张的状况,进而引发了像第一季度DRAM产品价格上涨的现象。2021年,相关需求不断上升的趋势也会持续下去。而在NAND领域,产品的产能和价格则会趋于稳定。

          为了确保客户使用到最新的技术和产品的顺利供应,美光一直在研发方面大力投资,并且利用部分资金支持更多的晶圆厂、无尘室/洁净室(clean room space),让所有的晶圆都能在最好的状态下生产,并且会扩充封测设施,保障产品最终交付。

          Sumit Sadana认为,汽车行业有望成为DRAM与NAND领域增长最快的市场之一,而美光在该行业有着深厚的合作伙伴基础和产品应用实践。未来,电动车的智能化普及将带来巨大的算力需求,存储需求也会随之大幅提升。进一步来看,车载娱乐、辅助驾驶等功能需要更多的传感器及其处理能力,实现真正的自动驾驶的道路上也会有越来越多围绕内存与存储技术的需求,这些都是美光的机遇所在。

          “我们与全球各地的客户持续合作,提供给他们非常丰富的产品组合来满足不同的需求,我们也会持续引领相关领域的发展。另外,我们也很期待提供更好的解决方案,例如非常注重功能安全,提供业界最高的安全标准,我们非常期待推进这些方面的进展。”Sumit Sadana表示,“美光的愿景是变革信息时代,丰富生活体验。我们公司的宗旨,是希望成为全球内存与存储解决方案的领导者。”

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