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2017年第三季度NAND Flash芯片将严重缺货

2017-05-23
类别:业界动态
eye 677
文章创建人 拍明



日前,内存控制芯片大厂群联董事长潘健成表示,目前NAND Flash芯片需求相当强劲,加上主要厂商大多表示,未来3年产能仍无法满足市场需求的情况下,预期2017年第3季NAND Flash会比2017年第1季还缺货,可能会是史上最缺货一季。外资也表示,因为未来新款手机内建储存容量不断提高,2017年NAND Flash缺货的情况将不易缓解。


在推动NAND Flash需求上涨的诸多原因中,手机内建存储容量的增加确实是重要关键。随着目前行动App体积越来越大,部分手机游戏的大小已不比单机游戏小。


加上实时通讯软件快速发展,包括聊天纪录、语音通话、图片档案等,都让手机内建储存需求直线上升。从之前的16GB/32GB,一跃到目前的32GB/64GB内建储存容量,导致NAND Flash需求翻倍上涨,更别说很多高阶手机的内建储存容量直接达128GB,都让NAND Flash市场供货更吃紧。


2017年秋季,苹果即将发表的新一代iPhone系列手机中,大家最关注的就是所谓10周年纪念版。因为,除了搭配OLED屏幕、无线充电、高屏幕占比等卖点,据称储存容量也会大幅增加以符合其地位,故起步容量就达128GB,相较目前32GB的起步容量要大得多。如此不但大幅增加市场需求,加剧NAND Flash的缺货问题;在市场需求不断提升,产能又跟不上的情况下,2017年NAND Flash的供货吃紧恐将难以纾解。


NAND Flash控制芯片大厂群联董事长潘健成指出,NAND芯片需求相当强劲,主要厂商大多表示未来三年产能仍无法满足市场需求,预期今年第三季NAND Flash会比今年第一季还缺货,可能会是史上最缺货的一季。


潘健成表示,随着许多人口密度高国家升级智能型手机,云端影像储存需求持续大量成长,因应各项影音需求的数据中心和服务器持续增长,使NAND Flash的需求增长速度快到令人无法想象,但3DNAND Flash在制程从32层切入到64奈米、再到72层、甚至96层的过程中,良率拉升速度在未来仍会遭遇诸多挑战,预期今年第三季缺货更会比第一季还严重。本季NAND Flash价格虽然小幅下滑,但只是通路商见涨幅过大而获利抛货的短暂现象,预期这波NAND Flash价格将在6月下旬止稳后,再度出现急涨,厂商若手中没有充裕货源,将受到不小的冲击。


Nand flash介绍

Nand-flash内存是flash内存的一种,其内部采用非线性宏单元模式,为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。Nand-flash存储器具有容量较大,改写速度快等优点,适用于大量数据的存储,因而在业界得到了越来越广泛的应用,如嵌入式产品中包括数码相机、MP3随身听记忆卡、体积小巧的U盘等。


Nand flash解析

NOR和NAND是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。Intel于1988年首先开发出NOR flash技术,彻底改变了原先由EPROM和EEPROM一统天下的局面。紧接着,1989年,东芝公司发表了NAND flash结构,强调降低每比特的成本,更高的性能,并且象磁盘一样可以通过接口轻松升级。但是经过了十多年之后,仍然有相当多的硬件工程师分不清NOR和NAND闪存。

“NAND存储器”经常可以与相“NOR存储器”互换使用。许多业内人士也搞不清楚NAND闪存技术相对于NOR技术的优越之处,因 为大多数情况下闪存只是用来存储少量的代码并且需要多次擦写,这时NOR闪存更适合一些。而NAND则是高数据存储密度的理想解决方案。

NOR的特点是芯片内执行(XIP, eXecute In Place),这样应用程序可以直接在flash 闪存内运行,不必再把代码读到系统RAM中。NOR的传输效率很高,在1~4MB的小容量时具有很高的成本效益,但是很低的写入和擦除 速度大大影响了它的性能。

NAND结构能提供极高的单元密度,可以达到高存储密度,并且写入和擦除的速度也很快。应用NAND的困难在于flash的管理需要特殊的系统接口。

NOR与NAND的区别

性能比较

flash闪存是非易失存储器,可以对称为块的存储器单元块进行擦写和再编程。任何flash器件的写入操作只能在空或已擦除的单元内进行,所以大多数情况下,在进行写入操作之前必须先执行擦除。NAND器件执行擦除 操作是十分简单的,而NOR则要求在进行擦除前 先要将目标块内所有的位都写为0。

由于擦除NOR器件时是以64~128KB的块进行的,执行一个写入/擦除操作的时间为5s ,与此相反,擦除NAND器件是以8~32KB的块进 行的,执行相同的操作最多只需要4ms。

执行擦除时块尺寸的不同进一步拉大了NOR和NAND之间的性能差距,统计表明,对于给定的一套写入操作(尤其是更新小文件时), 更多的擦除操作必须在基于NOR的单元中进行。这样,当选择存储解决方案时,设计师必 须权衡以下的各项因素。

● NOR的读速度比NAND稍快一些。

● NAND的写入速度比NOR快很多。

● NAND的擦除速度远比NOR快。

● NAND的擦除单元更小,相应的擦除电路更加简单。

● NAND的实际应用方式要比NOR复杂的多。

● NOR可以直接使用,并在上面直接运行代码,而NAND需要I/O接口,因此使用时需要驱动。

接口差别

NORflash带有SRAM接口,有足够的地址引脚来寻址,可以很容易地存取其内部的每 一个字节。

NAND器件使用复杂的I/O口来串行地存取数据,各个产品或厂商的方法可能各不相同 。8个引脚用来传送控制、地址和数据信息。

NAND读和写操作采用512字节的块,这一点有点像硬盘管理此类操作,很自然地,基于NAND的存储器就可以取代硬盘或其他块设备。NOR的特点是芯片内执行(XIP, eXecute In Place),这样应用程序可以直接在flash闪存内运行,不必再把代码读到系统RAM中。

NOR的传输效率很高,在1~4MB的小容量时具有很高的成本效益,但是很低的写入和擦除速度大大影响了它的性能。

NAND结构能提供极高的单元密度,可以达到高存储密度,并且写入和擦除的速度也很快。应用NAND的困难在于flash的管理需要特殊的系统接口。

NAND特点

容量和成本

NAND flash的单元尺寸几乎是NOR器件的一半,由于生产过程更为简单,NAND结构可 以在给定的模具尺寸内提供更高的容量,也就 相应地降低了价格。

NOR flash占据了容量为1~16MB闪存市场的大部分,而NAND flash只是用在8~128M B的产品当中,这也说明NOR主要应用在代码存 储介质中,NAND适合于数据存储,NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和M MC存储卡市场上所占份额最大。

物理构成

NAND Flash 的数据是以bit的方式保存在memory cell,一般来说,一个cell 中只能存储一个bit。这些cell 以8个或者16个为单位,连成bit line,形成所谓的byte(x8)/word(x16),这就是NAND Device的位宽。这些Line会再组成Page,(NAND Flash 有多种结构,我使用的NAND Flash 是K9F1208,下面内容针对三星的K9F1208U0M),每页528Bytes(512byte(Main Area)+16byte(Spare Area)),每32个page形成一个Block(32*528B)。具体一片flash上有多少个Block视需要所定。我所使用的三星k9f1208U0M具有4096个block,故总容量为4096*(32*528B)=66MB,但是其中的2MB是用来保存ECC校验码等额外数据的,故实际中可使用的为64MB。

NAND flash以页为单位读写数据,而以块为单位擦除数据。按照这样的组织方式可以形成所谓的三类地址:

Column Address:Starting Address of the Register. 翻成中文为列地址,地址的低8位

Page Address :页地址

Block Address :块地址

对于NAND Flash来讲,地址和命令只能在I/O[7:0]上传递,数据宽度是8位。

可靠耐用性

采用flash介质时一个需要重点考虑的问题是可靠性。对于需要扩展MTBF的系统来说 ,Flash是非常合适的存储方案。可以从寿命(耐用性)、位交换和坏块处理三个方面来比较NOR和NAND的可靠性。

寿命(耐用性)

在NAND闪存中每个块的最大擦写次数是一百万次,而NOR的擦写次数是十万次。

NAND存储器除了具有10比1的块擦除周期优势,典型 的NAND块尺寸要比NOR器件小8倍,每个NAND存储器块在给定的时间内的删除次数要少一 些。

位交换

所有flash器件都受位交换现象的困扰。在某些情况下(很少见,NAND发生的次数要比NOR多),一个比特位会发生反转或被报告反转了。

bit反转图片

bit反转图片

一位的变化可能不很明显,但是如果发生在一个关键文件上,这个小小的故障可能 导致系统停机。如果只是报告有问题,多读几次 就可能解决了。

当然,如果这个位真的改变了,就必须采用错误探测/错误更正(EDC/ECC)算法。位 反转的问题更多见于NAND闪存,NAND的供应商建 议使用NAND闪存的时候,同时使用EDC/ECC算法。

这个问题对于用NAND存储多媒体信息时倒不是致命的。当然,如果用本地存储设备来存储操作系统、配置文件或其他敏感信息时, 必须使用EDC/ECC系统以确保可靠性。

坏块处理

NAND器件中的坏块是随机分布的。以前也曾有过消除坏块的努力,但发现成品率太低,代价太高,根本不划算。

NAND器件需要对介质进行初始化扫描以发现坏块,并将坏块标记为不可用。在已制 成的器件中,如果通过可靠的方法不能进行这项 处理,将导致高故障率。

易于使用

可以非常直接地使用基于NOR的闪存,可以像其他存储器那样连接,并可以在上面直 接运行代码。

由于需要I/O接口,NAND要复杂得多。各种NAND器件的存取方法因厂家而异。

在使用NAND器件时,必须先写入驱动程序,才能继续执行其他操作。向NAND器件写 入信息需要相当的技巧,因为设计师绝不能向坏 块写入,这就意味着在NAND器件上自始至终都必须进行虚拟映射。


【相关信息】NAND Flash缺货背后到底啥原因

 

NAND Flash 控制 IC 大厂群联 近日举行法说会,对于明年闪存(NAND Flash)市况看法,群联董事长潘健成表示,目前 NAND Flash 市场确实很缺,若美国总统当选人特朗普维持正常运作,没有乱来,则预估明年 NAND Flash 将持续缺货至明年。

  

潘健成指出,造成 NAND Flash 大缺货的原因,主要因为各种电子用品的渗透率提高,加上新兴市场使用者从功能性手机转进智能手机,带动相关储存需求急速攀升。

  

NAND Flash.png

潘健成也指出,近两季是产业史上至今,NAND Flash 最吃紧的时候,将持续进行策略性接单,更严格控管出货;他并预计,明年第三季因需求快速攀升,缺货情况会比今年第三季更严重,成为史上最缺货的一季。


NAND Flash缺货达巅峰,SSD还有一波涨价潮

 

NAND Flash缺货情况将持续至2017年第一季,致使SSD合约价涨幅超过10%,行动式相关产品的eMMC/UFS价格涨幅将更高...

 

根据TrendForce旗下记忆体储存事业处DRAMeXchange最新研究显示,受惠于强劲的智慧型手机出货、eMMC/eMCP平均搭载容量提升及SSD的稳健成长,第四季NAND Flash缺货情况达今年最高峰,各产品别价格续创年度新高,预估缺货态势将持续至2017年第一季,届时企业级与用户级SSD合约价涨幅将超过10%,行动式相关产品的eMMC/UFS价格涨幅将更高。

 

第四季NAND Flash通路端颗粒与wafer价格创下年度新高、eMMC/UFS合约价季涨幅9~13%,企业级与用户级SSD合约价也上涨5~10%。DRAMeXchange研究协理杨文得表示,整体缺货状况可分为两方面,从供给端分析来看,各家NAND Flash原厂转进3D-NAND 的速度加快,但除了三星外,厂商在转换过程中良率提升进度较缓,使得3D-NAND供应吃紧,而制程转换造成2D-NAND的供给快速下滑,也让2D-NAND缺货的情况更为明显。

 

从需求端观察,现阶段eMMC/eMCP与UFS等产品仍属2D-NAND制程,在中国智慧型手机品牌如华为、OPPO、vivo出货表现强劲下,持续追加高容量eMMC/eMCP的订单需求,是2D-NAND缺货最大的因素,同时也让NAND原厂将产能多数供应手机业者,大幅减低供货给模组厂的比重,间接使通路颗粒及wafer价格也跟着上涨。

 

杨文得表示,在2D-NAND供货持续紧缩、手机行动式NAND平均搭载量及SSD需求仍稳健提升之下,预期NAND Flash在OEM (代工厂)端缺货的态势将延续至2017年第一季,价格再攀新高。

 

不过,由于NAND Flash价格从今年第二季起涨,累计涨幅已有相当程度,目前通路端终端的售价调整已让需求上升速度有减缓迹象,智慧型手机及个人电脑厂的储存成本也大大攀升,掌握整机成本的难度更为增加,因此,虽然第一季NAND Flash涨价格局已然确立,但后续的价格走势将更依赖智慧型手机出货与平均搭载容量的提升情况,及各NAND Flash厂3D-NAND制程转进的进度。

 


责任编辑:Davia

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