1 微處理器（MPU）

屬于微處理器（或處理器）這一大類的產(chǎn)品主要包括中央處理器（CPU）、應(yīng)用處理器（AP、APU）、圖像處理器（GPU）、微控制器（MCU）和數(shù)字信號處理器（DSP）5 類產(chǎn)品。其中，CPU、AP 和 GPU 3 類產(chǎn)品具有引領(lǐng)集成電路產(chǎn)品時代發(fā)展潮流的意義，因而半導(dǎo)體技術(shù)方面的最新成果都首先體現(xiàn)于這 3 類產(chǎn)品上。因此，客觀上它們已經(jīng)成為集成電路最新技術(shù)的“風(fēng)向標”。

1.1 CPU

CPU 主要應(yīng)用于桌上 PC、筆記本電腦（NB）和服務(wù)器，其市場規(guī)模也深受這 3 種產(chǎn)品出貨量的影響。近年來，受到智能手機和平板電腦的沖擊，不論是桌上 PC 還是筆記本電腦，出貨量都受到極大的挑戰(zhàn)。根據(jù) Gartner 的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2015 年全球 PC 出貨量為 2.76 億臺，同比減少 10.4%；2016 年全球 PC 出貨量同比減少 6.2%，至 2.70 億臺；自 2012 年開始，PC 出貨量呈持續(xù)下滑的趨勢。筆記本電腦也同樣呈現(xiàn)逐年衰退的景象，2015 年出貨量為 1.64 億臺，同比下降 6.3%。與此相反，隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè) 4.0 的興起，大型數(shù)據(jù)中心的興建和擴建為X86 服務(wù)器帶來巨大的需求，2015 年全球服務(wù)器出貨量同比增長 9.9%，至 1 107.8 萬臺。

根據(jù)調(diào)研機構(gòu) IDC 的統(tǒng)計，2011～2015 年全球CPU 的市場規(guī)模如表 1 所示。

2015 年全球 CPU 市場規(guī)模為 534.01 億美元，比 2014 年增長僅 0.2%，大大低于 2014 年的增長率 8.5%。主要原因是桌面及 NB 用 CPU 的出貨量持續(xù)下降，而服務(wù)器用 CPU 的出貨量雖有增長，但增幅及市場規(guī)模仍然較低。目前 PC 和服務(wù)器的市場占比各為 67% 和 33%。

目前全球 CPU 生產(chǎn)廠商仍以英特爾為主，2011～2015 年英特爾在全球 CPU 市場的份額均保持在 85% 以上。其中用于服務(wù)器的 CPU 市場，英特爾的占有率高達 95%。相對于 AMD 而言，CPU 的市場占有率僅在 8%～10%。

（1）英特爾。2015 年英特爾的營收為 553.55 億美元，同比下滑 0.92%。受此牽連，英特爾在2016 年宣布裁員 11%，達 1.2 萬人，并把業(yè)務(wù)重心轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)中心及物聯(lián)網(wǎng)方面。2016 年 3 月底在美國硅谷召開的 Intel Cloud Day 活動中，英特爾發(fā)表了多款服務(wù)器級用 CPU，主要延伸了 2015 年推出的 Broadwell 微架構(gòu)的服務(wù)器級別 CPU 產(chǎn)品，即 Xeon CPU Broadwell-EP 系列。2016 年第二季度在中國臺北舉行的 2016 Computex上，英特爾推出了 Broadwell 微架構(gòu)的桌面型 PC 級別 CPU 產(chǎn)品Broadwell-E 和 KabyLake 處理器。

英特爾在 2016 年推出的 2 代新品當(dāng)中，Broadwell-E 是針對 LGA 2011 平臺的 HEPT 發(fā)燒級處理器[1]，Kaby Lake 是針對主流市場的 LGA 1151 處理器。前者最動人的地方在于桌面處理器首次出現(xiàn) 10 核的設(shè)計。

從英特爾的芯片制造技術(shù)來看，其 10 nm 制程將會延期。英特爾的最新路線圖顯示，第 8 代酷睿處理器 Coffee Lake 將在 2018 年推出，它仍是 6 核產(chǎn)品，制程技術(shù)依然采用 14 nm 工藝。即使英特爾的 10 nm 制程有所推遲，但英特爾仍宣布，2017 年其試驗工廠會試驗 7 nm 芯片生產(chǎn)工藝。但有人估計，英特爾推出 7 nm 的處理器芯片至少不會在最近 2～3 年之內(nèi)。

（2）AMD。2015 年 AMD 的營收為 39.9 億美元，同比下降 28%，主要原因是客戶端 CPU 銷售數(shù)量減少。近年來，AMD 在中國市場上發(fā)布了AMD 6330 CPU，由于采用了高性能散熱器，且是運算量大的 6 核處理器，提供適合娛樂和多目標處理的性能，因而頗受用戶歡迎。為與英特爾競爭，2016 年 2 月，AMD 新一代服務(wù)器芯片 Seattle 開始出貨。這是 AMD 第一款 ARM 架構(gòu)處理器，主要應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)裝置、存儲陣列上。AMD 也計劃為特定的網(wǎng)絡(luò)提供定制 ARM 芯片，預(yù)計會出現(xiàn)在下一代 CPU 架構(gòu)Zen 處理器上。

2017 年第一季度，AMD 正式推出 Zen 處理器和 Vage 顯卡，這兩款產(chǎn)品是 AMD 重返高性能市場的關(guān)鍵。目前 AMD 還在開發(fā)多代產(chǎn)品，包括以后的 Zen 2 和 Zen 3 處理器。

AMD 的 7 nm 產(chǎn)品計劃也已經(jīng)浮出水面。AMD 于 2016 年 10 月宣布，聯(lián)合格羅方德開發(fā) 7 nm 制程，并簽訂了合作 5 年的協(xié)議。這可能預(yù)示著 AMD 的 CPU 和顯卡都將跳過 10 nm，直殺 7 nm。

1.2 AP（APU）

隨著智能手機及平板電腦等智能移動終端的普及，為應(yīng)用處理器（AP）帶來了巨大的市場需求。目前智能手機的應(yīng)用處理器（AP）已經(jīng)采用了多核的ARM 架構(gòu)。

根據(jù)市場調(diào)研機構(gòu) Strategy Analytics 的資料，2015 年全球 AP 的市場規(guī)模為 228億美元，比 2014 年的 252 億美元下滑 9.5%。這是智能手機和平板電腦應(yīng)用處理器市場首次雙雙下滑[1]。其中，智能手機 AP 市場規(guī)模為 201 億美元，比 2014 年的 300 億美元下滑 33%。雙雙下滑的主要原因是智能手機的出貨量已趨平緩，而平板電腦受大尺寸智能手機的沖擊，出貨量持續(xù)下滑。2011～2015 年全球智能手機和平板電腦應(yīng)用處理器的市場規(guī)模如表 2 所示。

展望未來，隨著汽車電子和智能手表等可穿戴設(shè)備的進一步發(fā)展，應(yīng)用處理器將具有更廣泛的市場。Strategy Analytics 估計 2016 年全球應(yīng)用處理器市場增長 8.5%，其中應(yīng)用于汽車電子和智能手表上的增長超過智能手機。另外，IC Insights 也估計 2016 年智能手機應(yīng)用處理器市場仍有可能恢復(fù)增長 10%。

過去幾年應(yīng)用處理器市場主要掌握在高通、蘋果和聯(lián)發(fā)科 3 家廠商手中。近年來，三星、英特爾、展訊等都開始涉足該領(lǐng)域。2015 年智能手機 AP 市場前五大廠商分別為高通、蘋果、聯(lián)發(fā)科、三星及展訊。其中，前三大廠商——高通、蘋果和聯(lián)發(fā)科的合計市場規(guī)模超過 8 成，完全主宰了智能手機 AP 市場。

2015 年高通的智能手機 AP 市場份額從 2014 年的 52% 降至 42%，但其在中端手機市場上仍穩(wěn)居冠軍寶座。在 64 位 AP 市場上，高通也首次超過蘋果，市場份額排名第一。2015 年，三星自家研發(fā)的 14 nm Exynos 8890 處理器首次采用了自主定制的 CPU 內(nèi)核 MI。

據(jù)稱，三星研發(fā)的這個 CPU 內(nèi)核基于開源的RISC-V 指令集架構(gòu)[2]，而不是 ARM 架構(gòu)，因而三星可以不必支付 ARM 授權(quán)許可費。2015 年，英特爾應(yīng)用處理器的增長速度達 60%以上，但其在智能手機 AP 領(lǐng)域只搶到 1% 的市場份額。2011～2015 年全球智能手機應(yīng)用處理器的市場排名及其市場份額的變化情況如表 3 所示。

此外，中國大陸的海思以智能手機應(yīng)用處理器為主打產(chǎn)品，2015 年營收規(guī)模達到 248.95 億元（折合 36.6 億美元），比 2014 年增長 18.9%，位居全球第六大，中國大陸第一大。2015 年展訊的營收規(guī)模為 90.95 億元（折合 13.37 億美元），為中國大陸第二大設(shè)計企業(yè)。

2015 年全球平板電腦應(yīng)用處理器市場的前五大廠商[1]分別為高通、蘋果、聯(lián)發(fā)科、英特爾和三星。前三大廠商的市場份額分別為 31%、16% 和14%，如表 4 所示。

2015 年英特爾的 14 nm Atom（凌動）X5 和X7 應(yīng)用處理器在平板電腦用戶方面有相當(dāng)不錯的表現(xiàn)。至于整合 3G 功能的 Atom X3 處理器的出貨量，已占英特爾所有平板電腦應(yīng)用處理器總出貨量的 10% 以上。

1.3 GPU

根據(jù)市場調(diào)研機構(gòu) JPR 的數(shù)據(jù)，2015 年全球GPU 的市場規(guī)模為 263 億美元，同比增長 8.7%；但 2015 年 GPU 的出貨量整體下滑 14%，其中桌面型獨立顯示適配器用 GPU 市場下滑 9%，筆記本電腦用 GPU 市場則下滑 17%。但各廠商的情況有所不同。例如，AMD 在 2015 年第四季度桌面型 PC 的獨立顯示適配器增長 6.7%，但筆記本電腦用獨立顯示芯片下滑 1.3%；英偉達的桌面型 PC 的獨立顯示適配器下滑 7.7%，筆記本電腦用獨立顯示芯片則增長34.2%；英特爾雖然推出了第 6 代酷睿處理器，但在筆記本電腦用獨立顯示芯片方面下滑 1.7%，而在桌面 PC 的 GPU 方面卻出現(xiàn) 6.1% 的增長。

2011～2015 年全球 GPU 市場規(guī)模如表 5 所示。

全球 GPU 的三大供應(yīng)商分別為英特爾、英偉達和 AMD。其中，英特爾依靠其在 PC 領(lǐng)域的優(yōu)勢，GPU 市場份額超過 7 成，居市場的龍頭地位；英偉達和 AMD 緊隨其后，也各有 10%～20% 的份額。2011～2015 年全球 GPU 三大供應(yīng)商的排名和市場份額如表 6 所示。

至于在移動應(yīng)用領(lǐng)域的 GPU，2015 年 ARM 受惠于低端 Mail 結(jié)構(gòu)產(chǎn)品策略在中國大陸市場的發(fā)揮，不僅持續(xù)穩(wěn)居全球第一，而且市場份額也增至4 成以上。原先第二大供應(yīng)商 Imagination 則受 ARM 的擠壓，加上高通的威脅，2015 年退居第 3 位，市場份額僅為 21.6%，而高通則為 25.5%。而英特爾在 PC GPU 領(lǐng)域耕耘多年后，也開始以其專利優(yōu)勢進軍移動 GPU 市場。

1.4 MCU

MCU（微控制器）是各種系統(tǒng)控制的核心，廣泛應(yīng)用于[3]消費電子、工業(yè)控制、汽車電子和通信等領(lǐng)域。根據(jù) IC Insights 的市場調(diào)研報告，2015 年全球 MCU 市場規(guī)模為 166.0 億美元，比 2014 年增長 4.40%；出貨量為 254 億顆，比 2014 年增長33%。2016 年全球 MCU 的市場規(guī)模達到 177 億美元，比 2015 年增長 7%；出貨量也增長 25%，達到316 顆，主要原因是智能卡和物聯(lián)網(wǎng)（IOT）對 32 位 MCU 的應(yīng)用數(shù)量大幅激增。2011～2016 年全球MCU 的市場規(guī)模如表 7 所示。

在產(chǎn)品應(yīng)用方面，2014 年智能卡 MCU 出貨量在增長 26% 之后，2015 年繼續(xù)增長 41%，達到 129 億美元。主要原因之一是從 2015 年起，全球的多數(shù)信用卡公司、銀行、零售商、政府機關(guān)及其他單位都傾向采用更安全的“芯片卡”技術(shù)，這為 32 位MCU 進一步拓寬了應(yīng)用渠道。主要原因之二是由于 32 位 MCU 設(shè)計以及可為天線系統(tǒng)實現(xiàn)傳感器作業(yè)并聯(lián)系至 IOT 的其他單芯片解決方案，需求提升強勁，也加速了 MCU 整體出貨量的增長。2015 年與 IOT 相關(guān)的 MCU 銷售額增長 16%，達到 4.05 億美元；出貨量則增長 40%，達到 4.34 億套。2015 年全球 MCU 的應(yīng)用市場結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè) 4.0、可穿戴設(shè)備和汽車電子市場的興起，要求 MCU 具有更強的運算能力、更低功耗、更高效能和彈性的硬件架構(gòu)，以此來滿足市場需求。MCU 的位數(shù)也從早期的 8 位、16 位和 24 位，到近期以 32 位為主。IHS 的數(shù)據(jù)顯示了 2015 年全球各位數(shù) MCU 出貨量的占比，如圖 2 所示。

2015 年全球 MCU 銷售排名前 5 位的供應(yīng)商分別是瑞薩電子（Renesas）、新恩智浦（NXP+ Freescale）、微芯科技（Microship+Atmel）、意法半導(dǎo)體（ST）和英飛凌（Infineon）。2011～2015 年這些供應(yīng)商的市場份額如表 8 所示。其中，第一名是瑞薩電子，第二名是新恩智浦，即恩智浦合并了飛思卡爾之后的 MCU 營業(yè)收入。第一名和第二名的市場份額均為 22%，基本相當(dāng)。微芯（Microship）收購愛特梅爾（Atmel）之后，其營收規(guī)模超過意法半導(dǎo)體（ST）成為全球第三大 MCU 供應(yīng)商。

1.5 DSP

根據(jù) WSTS 的數(shù)據(jù)，自 2011 年以來，全球 DSP 市場規(guī)模持續(xù)下滑，直至 2015 年又重新開始回升。主要原因在于 DSP 的許多功能完全與 GPU 重疊，包括數(shù)字圖像處理、視頻壓縮、工業(yè)過程的分析和控制、計算機通信、醫(yī)學(xué)成像等，因此逐步被 GPU 取代。但到了 2015 年，全球 DSP 市場規(guī)模達到 30 億美元，同比增長 11.1%。2011～2015 年全球 DSP 的市場規(guī)模如表 9 所示。

目前，全球 DSP 的主要供應(yīng)商是德州儀器（TI）和模擬器件（ADI）兩家。二者合計的市場份額超過 70%。2011～2015 年全球 DSP 供應(yīng)商的排名如表 10 所示。

2 存儲器

受惠于全球智能手機出貨量的增長[4]以及電子信息設(shè)備內(nèi)存搭載量的不斷攀升，從 2016 年下半年起，全球存儲器市場（包括 DRAM 和 NAND 閃存等）結(jié)束了連續(xù) 18 個月的低迷景象，無論是存儲器的出貨量還是銷售價格，都出現(xiàn)了大幅度的彈升。據(jù)多家市場調(diào)研機構(gòu)觀察，這一輪存儲器市場的景氣延續(xù)至 2017 年和 2018 年上半年。

2016 年全球存儲器的市場規(guī)模為 773 億美元，比 2015 年減少 7.3%。預(yù)計 2017 年存儲器市場規(guī)模達到 853 億美元，較 2016 年增長 10.3%。到 2021 年可望擴大至 1 099 億美元，2016～2021 年年均增長率將達 7.3%。

2016 年全球 DRAM 的銷售規(guī)模為 454 億美元；而閃存（Flash）的銷售規(guī)模為 319 億美元，其中 NAND Flash 為 312 億美元，NOR Flash 僅為 7 億美元左右。

與此同時，存儲器的制造技術(shù)也顯著提升。全球三大 DRAM 廠商的制程技術(shù)從 2X nm 推進到 1X nm，3D NAND 閃存從 48 層提升至 64 層。ReRAM 和 MRAM 越來越顯示出它們的應(yīng)用前景。

2.1 DRAM（動態(tài)隨機存取存儲器）

近三、四年來，全球 DRAM 市場主要由三星、SK 海力士和美光 3 家所壟斷，3 家巨商占全球 DRAM 市場達 90%。剩下中國***的 3 家相對小企業(yè)——南亞（Nanya）、華邦（Winbond）和力晶科技（Powerchip）的市占率不足 10%。

2016 年上半年，全球 DRAM 市場不佳，主流DRAM 產(chǎn)品價格下滑。但三星半導(dǎo)體部門的營業(yè)利潤仍高達 47.3 億美元。全球 DRAM 市場的“老二”SK 海力士的營業(yè)利潤雖比 2015 年銳減 2/3，但仍可獲利 9.15 億美元。同期美光轉(zhuǎn)盈為虧，虧損 3 200 萬美元。這意味著按照 2016 年上半年的價格，美光已不具備獲利的競爭力。因此，美光于 2016 年 6 月裁減了美國科羅拉多工廠的 70 名員工，展開首波整頓行動。

進入 2016 年第三季度，適逢蘋果 iPhone 7 等世界旗艦型手機備貨高潮，加之電子信息設(shè)備搭載高容量內(nèi)存比重也持續(xù)增加，推動第三季度全球 DRAM 總體營收大幅增長 15.8%。到了第四季，度標準型 DRAM 和移動 DRAM 的合約價漲幅均超過 30%。據(jù) TrendForce 集邦科技旗下的DRAMeXchange 報道，第三季度三星的營收增長22.4%，SK 海力士的營收也增長 8.6% 左右，美光的營收也增長 12.6%。

2016 年第三季度，三大 DRAM 巨商市場占有率各為 50.2%、24.8% 和 18.5%。同時，三星獲利率維持在 37%，SK 海力士的獲利率由第二季度的 18% 上升到第三季度的 25%，美光則轉(zhuǎn)虧為盈，從 -0.6% 轉(zhuǎn)到 2.3%。到了第四季度，由于 DRAM 價格持續(xù)攀升，可以肯定各廠商的獲利進一步增加[4]。表 11 列出了 DRAM 主要廠商在 2016 年第二、三季度營收情況的對比。

從技術(shù)層面上看，2016 年全球 DRAM 制程的主流還是 20 nm，其比例高達 80%～82%。三星的 DRAM 制程一直保持領(lǐng)先地位。2015 年三星采用 20 nm 制程，2016 年年初轉(zhuǎn)進量產(chǎn) 18 nm DRAM 芯片，并在其 Fab 17 上極力擴大產(chǎn)能，計劃到2017 年下半年 18 nm 制程在其 DRAM 總產(chǎn)能中占到 30%～40%，而目前 18 nm 制程產(chǎn)品僅占到其 DRAN 總產(chǎn)能的 12%。如今，三星在 DRAM 工藝方面越發(fā)成熟，新技術(shù)的推進速度也比預(yù)期的更快。此前曾預(yù)計三星在 2020 年量產(chǎn) 10 nm DRAM，現(xiàn)在看來最快在 2019 年年初就能實現(xiàn)。

2016 年 SK 海力士和美光還全部是 20 nm 級別工藝，直到 2017 年下半年才有可能量產(chǎn) 18 nm DRAM。行業(yè)人士認為三星和其他對手之間有著一年半時間的差距。

中國***的南亞、華邦和力晶科技 3 家廠商除了生產(chǎn)和銷售標準型 DRAM，利基型 DRAM 占據(jù)較大比例。相對而言，南亞現(xiàn)在擁有 22 nm 制程，2017 年上半年導(dǎo)入 20 nm 制程，屆時產(chǎn)品成本也有望進一步降低。力晶科技受 2016 年上半年 DRAM 價格不高的影響，第三季度減少了標準型 DRAM 的產(chǎn)出，導(dǎo)致其第三季度營收下滑 31.1%，從第四季度起恢復(fù)正常水平。

2016 年第三季度華邦營收小幅增長 7%。其主要產(chǎn)品是利基型 DRAM，工藝技術(shù)除進一步提升 46 nm 量產(chǎn)水平外，2016 年第四季度少量投片生產(chǎn) 38 nm 制程產(chǎn)品。

展望 2017 年全球 DRAM 的發(fā)展態(tài)勢，據(jù)Business Korea 報道，2017 年全球?qū)τ?DRAM 的需求將增長 19.3%。但是，由于主流廠商的制程轉(zhuǎn)進將影響部分產(chǎn)能的增加，估計 2017 年 DRAM 產(chǎn)能的增長率僅為 10%左右，加劇了供給的不足。另外，據(jù)業(yè)界觀察，2017 年整體 DRAM 價格將下滑 9.8%，但由于先進制程的轉(zhuǎn)進，DRAM 成本的減幅有望更大，約為 18%。這就意味著 DRAM 廠商仍然有利可圖。

2.2 NAND Flash（NAND 閃存）

2.2.1 全球 NAND Flash 市場規(guī)模

2016 年全球閃存（Flash）的增長動力主要來自終端裝置平均搭載的增加和固態(tài)硬盤（SSD）需求的增長。根據(jù) IC Insights 的統(tǒng)計，2016 年全球閃存的市場 NAND 閃存占 99%，NOR 閃存占 1%。2011～2015 年全球閃存的市場規(guī)模及增長率如表 12 所示。由此可見，近年來 NAND 閃存市場規(guī)模呈現(xiàn)不斷上升的態(tài)勢，而 NOR 閃存市場規(guī)模日趨縮小。

當(dāng)前，NAND 閃存正面臨著先進制程轉(zhuǎn)進、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵時期。2016 年上半年由于幾乎所有的 NAND 閃存廠商轉(zhuǎn)產(chǎn) 3D NAND 閃存，導(dǎo)致 2D NAND 閃存產(chǎn)出減少，而 3D NAND 閃存又產(chǎn)出有限，再加上智能手機、SSD 容量大增，導(dǎo)致市場供不應(yīng)求，從而刺激 NAND 閃存市場價格累積漲幅高達 16%，也是近兩年來首次出現(xiàn)價格大漲。

2.2.2 全球閃存的主要供應(yīng)廠商

全球 NAND 閃存的主要供應(yīng)廠商有三星、東芝、SK 海力士、美光、閃迪和英特爾 6 家，其中前 4 家廠商均為 IDM 企業(yè)，供應(yīng)全球 NAND 閃存近 90% 的市場份額。表 13 列出了 2011～2015 年全球 NAND 閃存供應(yīng)廠商的排名。其中，三星受惠于 3D NAND 閃存的制程技術(shù)領(lǐng)先于其他廠商， 加上近年來高容量的 eMMC/eMCP 與 SSD 發(fā)展加速，持續(xù)在 3D NAND 閃存市場份額上列居第 1 位。目前其 14 nm 制程的 eMMC/eMCP 已導(dǎo)入新上市的智能手機和平板電腦中，14 nm 制程的 TLC（三層單元）產(chǎn)品也在 2016 年第一季度送樣給模塊廠商進行測試。其在未來的市場競爭中更具優(yōu)勢。

東芝在 2015 年受供過于求的市場影響，平均銷售價格下滑 13%～14%，市場份額也由 2014 年占22.2% 下滑到 2015 年僅占 18.5%，居全球第 2 位，由此激發(fā)了其發(fā)展 3D NAND 閃存技術(shù)的積極性。2016 年年初，48 層 3D NAND 閃存開始上市，并增加投資建設(shè)新廠，以期大力發(fā)展 3D NAND 閃存產(chǎn)品。

閃迪在 2015 年第四季度 15 nm 2D NAND 閃存產(chǎn)出比重為 75%，同時在主力發(fā)展 TLC 產(chǎn)品的情況下，TLC 產(chǎn)品比重也達70%，它的包含SAS、SATA 與 PCTe 接口的企業(yè)級 SSD 深受用戶好評。從 2016 年起，48 層 3D NAND 閃存開始小批量試產(chǎn)。

2.2.3 全球閃存的技術(shù)發(fā)展

當(dāng)前全球 NAND 閃存產(chǎn)業(yè)正處在 2D NAND 閃存（平面 NAND 閃存）向 3D NAND 閃存的轉(zhuǎn)進期。過去 10 年，隨著 2D NAND 閃存制程技術(shù)的發(fā)展，制程技術(shù)向著 12 nm（12～15 nm）逼近，越來越接近可量產(chǎn)的物理極限。2D NAND 閃存的存儲密度也很難突破 12 GB 容量，自然也不會給生產(chǎn)廠商帶來更高的成本效益。另外，2D 技術(shù)是平面結(jié)構(gòu)，隨著存儲密度的增加，每個存儲單元的電荷量會下降，相鄰存儲單元之間的干擾也會增加，這樣會影響 NAND 閃存的性能。

在當(dāng)前發(fā)展的 3D NAND 閃存中，3D 技術(shù)采用垂直排列的立體結(jié)構(gòu)，多層環(huán)繞式柵極（GAA）結(jié)構(gòu)形成了多電柵極存儲器單元晶體管，可以有效降低堆棧間的干擾[5]，使 NAND 閃存性能更加優(yōu)異、功耗更低、容量更大。

2016 年 NAND 閃存供應(yīng)商向 3D NAND 閃存技術(shù)推進迅猛。據(jù)業(yè)界估計，由于三星、東芝、美光和 SK 海力士等廠商紛紛擴大 3D NAND 閃存量產(chǎn)，2016 年全球 3D NAND 閃存占整體 NAND 閃存產(chǎn)能的 15% 左右，2017 年將進一步提升到 30% 以上。三星和東芝的 3D 技術(shù)更是增加到 64 層堆疊。

歸納 2012～2018 年全球 NAND Flash 的技術(shù)路線圖如圖 3 所示。

2.2.4 全球 NAND 閃存主要廠商的表現(xiàn)

（1）三星。自 2013 年8 月三星率先宣布成功推出 3D NAND 閃存之后，三星便“一馬當(dāng)先”發(fā)展 3D NAND 技術(shù)。2014 年年初，三星領(lǐng)先業(yè)界采用 24 層堆疊量產(chǎn) 3D NAND 閃存，2016 年擴大到48 層 3D NAND 閃存量產(chǎn)。48 層相較于 32 層堆疊的存儲容量可提高 40%，并估計在 2016 年年底前三星的 3D NAND 閃存生產(chǎn)比重可提升至 40%。

三星除了在我國西安量產(chǎn) 3D NAND 閃存，2016 年韓國華城 Fab16 的 16 nm 2D NAND 閃存芯片生產(chǎn)線改造成 20 nm 48 層 3D NAND 閃存生產(chǎn)線，并計劃再將韓國華城的 Fab17 生產(chǎn)線用于生產(chǎn) 3D NAND 閃存，以穩(wěn)固其在 3D NAND 閃存市場上的地位。

2016 年，三星在 3D NAND 閃存技術(shù)上的最大進展是實現(xiàn)了 64 層堆疊。該技術(shù)單顆 NAND 閃存芯片容量增加到 512 GB，較 48 層堆疊的存儲密度又增加了一倍，2016 年年底已開始供貨。三星還計劃在 2017 年基于 64 層 3D NAND 閃存推出容量高達 32 TB 的企業(yè)級 SAS SSD，并聲稱到 2020 年將提供超過 100 TB 的 SSD。

（2）東芝。隨著 3D NAND 閃存技術(shù)的不斷提升，東芝宣布其 64 層堆疊 3D NAND 閃存開始送樣給用戶。初期樣品的存儲密度為 256 GB，然后再提高到 512 GB 量產(chǎn)。另外，東芝在 2015 年開始改建的 Fab2 工廠已在 2016 年上半年投入生產(chǎn)。隨著 3D NAND 閃存量產(chǎn)的不斷增加，東芝的目標是在 2017 年將整體 3D NAND 閃存生產(chǎn)比重提高至 50%，2018 年進一步提高至 90% 左右的水平。

（3）SK 海力士。目前，SK 海力士的 3D NAND 閃存以 36 層 MLC（多層單元）為主，良率可達 90% 以上。除了用于企業(yè)級 SSD 產(chǎn)品，還積極導(dǎo)入嵌入式產(chǎn)品中應(yīng)用，最新的 UFS2.1 和 eMMC 5.1 采用的就是 SK 海力士的第二代 36 層 3D NAND 閃存，目前這些產(chǎn)品均已進入量產(chǎn)階段。進入 2016 年，SK 海力士的 48 層 3D NAND 閃存芯片已向用戶送樣，并進一步聲稱在 2016 年年底和 2017 年年初完成 72 層 3D NAND 閃存的研發(fā)。這是一項十分具有挑戰(zhàn)性的工作。

目前，SK 海力士主要在韓國清州 M11/M12 工廠生產(chǎn) 3D NAND 閃存芯片，還計劃將 M14 工廠的二樓用于生產(chǎn) 3D NAND 閃存，2017 年上半年投入生產(chǎn)，而且計劃投資 15.5 兆韓元新建另一座存儲器工廠。

（4）美光。美光的 32 層堆疊 3D NAND 閃存芯片主要在新加坡工廠量產(chǎn)。基于 32 層 3D NAND 閃存技術(shù)，美光面向消費類市場推出了 BX300 系列和 1100 系列的 3D SSD，最大容量可達 2 TB。為了在技術(shù)上趕超競爭對手，美光于 2016 年年初擴建的 Fab10X 工廠開始量產(chǎn)。計劃下一代 3D NAND 閃存技術(shù)跳過 48 層，2017 年直接跳到 64 層。而且現(xiàn)在的 16 nm 2D NAND 閃存技術(shù)也將直接切換到生產(chǎn) 3D NAND 閃存，預(yù)計 2017 年美光 3D NAND 閃存的投產(chǎn)量將增加一倍。

（5）英特爾。2016 年，英特爾和美光聯(lián)手研發(fā)的 3D NAND 閃存技術(shù)進展神速。英特爾和美光的新加坡合資工廠在 2016 年第一季度就開始量產(chǎn) 3D NAND 閃存芯片，起點的月產(chǎn)量為 3 000 片，到年底時已拉升到每月 4 萬片。同時英特爾投資 55 億美元將位于我國大連的 Fab86 改造為生產(chǎn) 3D NAND 閃存芯片的工程也已完成投產(chǎn)，使得英特爾和美光合作在 3D NAND 閃存的產(chǎn)能上顯示出相當(dāng)優(yōu)勢。

近年來，英特爾除了發(fā)展 3D NAND 閃存技術(shù)，還著重開發(fā)新型的 3D XPoint 快閃存儲器。英特爾的 3D XPoint 快閃存儲器其實是 PCM（相變存儲器）的一種，它不但可以取代 NAND 閃存，而且也有可能取代 DRAM。3D XPoint 集合了 DRAM 和 NAND 閃存的數(shù)據(jù)存儲優(yōu)勢，較傳統(tǒng)的 NAND 閃存速度快 1 000 倍，讀/寫重復(fù)性也強 1 000 倍，存儲密度比 DRAM 高 10 倍。現(xiàn)在服務(wù)器數(shù)據(jù)存儲與日俱增，對系統(tǒng)快速分析、相應(yīng)數(shù)據(jù)的要求不斷提升，基于 3D XPoint 技術(shù)的高性能優(yōu)勢，將其最先用于企業(yè)級、數(shù)據(jù)中心的存儲。對于消費類市場而言，由于 3D XPoint 昂貴的生產(chǎn)成本，所以在短時間內(nèi)還很難用在 PC 或筆記本電腦上。

3 結(jié)語

近年來，隨著移動智能終端市場漸趨飽和，物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、汽車電子、人工智能（AI）、工業(yè)控制和智能制造等新興市場迅速上升，但至今還不足以替代移動智能終端的領(lǐng)頭地位。全球半導(dǎo)體市場仍將處于產(chǎn)品多元化發(fā)展態(tài)勢。