從半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)來看，過去一年，芯片短缺誘發(fā)了產(chǎn)業(yè)鏈投資擴(kuò)產(chǎn)的浪潮，資本支出大幅提高，已經(jīng)動工建設(shè)或投產(chǎn)的晶圓廠多達(dá)85座。據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計組織（WSTS）統(tǒng)計，2021年全球半導(dǎo)體市場規(guī)模達(dá)到5530億美元，同比增長25.6%。其中，存儲器規(guī)模達(dá)到1581.61億美元，增長高達(dá)34.6%。作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)風(fēng)向標(biāo)，存儲器市場擁有強(qiáng)周期波動屬性，進(jìn)一步細(xì)分又可分為DRAM、NAND Flash和Nor Flash三種。

遵循存儲器產(chǎn)業(yè)周期發(fā)展特性，TrendForce集邦咨詢等多個機(jī)構(gòu)預(yù)測今年NAND閃存采購動能進(jìn)一步收斂，將進(jìn)入價格下行周期。然而在西安疫情、原材料污染、地震等黑天鵝事件疊加之下，NAND閃存價格周期已被嚴(yán)重擾亂，不確定性大幅增加。據(jù)IC Insights預(yù)測，今年NAND閃存資本支出將增長至299億美元，占據(jù)了全球整體集成電路產(chǎn)業(yè)資本支出的16%，僅次于晶圓代工領(lǐng)域。

2022年閃存資本支出預(yù)測（圖源：IC Insights）

擁抱NAND閃存時代

NAND閃存的概念可以追溯到上世紀(jì)80年代，而真正步入發(fā)展軌道則是從2000年開始。1987年，時任東芝工程師的舛岡富士雄率先提出了NAND閃存概念。而后，東芝（2019年更名鎧俠）雖占據(jù)NAND閃存市場先機(jī)，卻由于當(dāng)時的戰(zhàn)略方向及管理問題，全力押注DRAM市場，低估了NAND閃存市場的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2001年，三星拒絕了閃存龍頭企業(yè)的合作邀請，轉(zhuǎn)而選擇獨立開發(fā)自己的技術(shù)。同年，東芝宣布剝離DRAM業(yè)務(wù)，將陣地轉(zhuǎn)向NAND閃存，但其市場先機(jī)已失，與頭把交椅失之交臂。次年，三星首款1Gb NAND閃存投入量產(chǎn)，至此開啟了長達(dá)二十年的閃存市場統(tǒng)治地位。

從NAND閃存市場的角度看，隨著2001年以后音樂播放器、數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)等領(lǐng)域疾速增長，NAND閃存市場需求持續(xù)上揚(yáng)，出貨量則以線性趨勢持續(xù)增加。英特爾、鎧俠、西部數(shù)據(jù)、三星等一系列閃存廠商紛紛加速技術(shù)演進(jìn)和市場布局，以爭奪NAND閃存這一新興市場的主導(dǎo)權(quán)。

據(jù)微加工研究所所長湯之上隆總結(jié)，從WSTS公布的出貨量數(shù)據(jù)來看，NAND閃存的發(fā)展大致可以分為三個階段。2000年至2016年間，NAND閃存出貨量呈現(xiàn)線性增長趨勢；2016年至2018年，出貨量相對穩(wěn)定；2018年之后，受益于數(shù)據(jù)中心市場增長，NAND閃存出貨量隨之增加。

NAND出貨金額及出貨量（來源：WSTS、EET Japan）

從2D到3D，堆疊層數(shù)成為NAND閃存新標(biāo)準(zhǔn)

在2D NAND閃存時代，隨著晶體管尺寸不斷向下微縮，NAND閃存的存儲密度持續(xù)提高。當(dāng)密度提高至一定程度，NAND閃存中存儲的電荷數(shù)量受限，讀寫容量也難以進(jìn)一步提升。而對于存儲陣列來說，耦合效應(yīng)和干擾也是個問題。因此，NAND閃存逐漸從二維平面過渡至三維堆疊結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)速度、容量和性能的全面提升。

回顧3D NAND閃存的發(fā)展，東芝于2007年最早提出了此概念，并表明NAND閃存未來的發(fā)展趨勢將集中于降低單位bit成本。2013年8月，3D NAND閃存從技術(shù)概念走向了商業(yè)市場。三星推出了全球首款3D NAND閃存，并投入量產(chǎn)。第一代V-NAND閃存采用了三星電子獨創(chuàng)圓柱形3D CTF（電荷擷取閃存）和垂直堆疊技術(shù)，雖然只有24層，但卻突破了平面技術(shù)的瓶頸。反觀東芝，其第一款3D NAND（48層）量產(chǎn)產(chǎn)品比三星整整遲到三年。

在3D NAND技術(shù)賽跑中，三星長期處于領(lǐng)先地位，截至目前，其3D NAND閃存已經(jīng)陸續(xù)演進(jìn)至128層。在更多層數(shù)的技術(shù)迭代中，三星176層NAND預(yù)計今年第一季度開始量產(chǎn)，而第8代NAND閃存將于2022年底推出，且將突破200層，達(dá)到224層。

從技術(shù)演進(jìn)方面看，SK海力士與美光雖然入局相對較晚，卻在技術(shù)迭代速度上更勝一籌?，F(xiàn)階段，SK海力士已經(jīng)推出176層NAND閃存，并預(yù)計2025年達(dá)到500層，2030年突破800層。在收購英特爾NAND閃存及存儲業(yè)務(wù)之后，預(yù)計SK海力士的技術(shù)實力將更進(jìn)一步提升。無獨有偶，美光也于2020年底宣布176層堆棧NAND閃存量產(chǎn)計劃，領(lǐng)先于三星同堆棧高度的量產(chǎn)進(jìn)度。鎧俠則略遜一等，其BiCS閃存堆棧高度達(dá)到162層，采用了鎧俠CUA架構(gòu)，同時還提升了平面密度。

3D NAND路線圖（圖源：Tech Insights）

從Tech Insights閃存路線圖中可以看到，2D NAND閃存以工藝制程演進(jìn)為評判標(biāo)準(zhǔn)，而邁入3D NAND之后，堆疊層數(shù)取代工藝制程成為新的介質(zhì)進(jìn)化標(biāo)準(zhǔn)。隨著頭部企業(yè)持續(xù)加大3D NAND閃存市場布局，推動技術(shù)創(chuàng)新和演進(jìn)，3D NAND閃存堆棧高度不斷突破極限。預(yù)計未來幾年，200層以上3D NAND閃存市場競爭將愈發(fā)激烈。但考慮到技術(shù)研發(fā)投入與營收利潤之間的平衡，預(yù)計層數(shù)演進(jìn)速度將逐漸減緩。