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探析2020年NOR Flash市场趋势与技术变革

NOR Flash,即代码型存储,主要用来存储代码及少量数据,近几年因5G、IoT、TWS耳机、AMOLED屏幕、TDDI等市场快速发展而备受重视。根据Morgan Stanley研究报告评估,预计2020年NOR Flash全球营收较2019年将迎来3%的增长。未来,NOR Flash有哪些技术变革,又有哪些新的市场机遇?一起探讨。

NOR Flash市场规模增速喜人

NOR Flash和NAND Flash是目前两种主要的非易失闪存技术。回顾历史,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。紧随其后,东芝公司于1989年发表了NAND Flash结构。从此,NOR和NAND“各具优势”并存发展。Cslesmc

NAND Flash具有“容量大、单位容量成本低”等特点,是高数据存储密度的理想解决方案。而NOR Flash“读写速度快、可靠性高、使用寿命长”,多用来存储少量代码。Cslesmc

近一两年,NOR Flash市场得到了飞速增长。据统计,目前其全球市场规模约达到30亿美元。据公开资料显示,未来其每年市场规模增速约为8%-15%。在多数受访人看来,该增速主要得益于汽车电子、物联网、5G、智能手机及其周边(如TWS耳机、可穿戴式设备)等需求的推动。Cslesmc

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兆易创新存储事业部产品市场资深总监陈晖Cslesmc

兆易创新存储事业部产品市场资深总监陈晖、东芯半导体股份有限公司副总经理陈磊分析了带给NOR Flash市场增量的几大应用领域:Cslesmc

(1)车载:小到汽车摄像头大到高级驾驶辅助系统(ADAS)都对NOR Flash有大量需求。据分析机构预测,到2021年,仅在ADAS领域NOR Flash的市场空间就将达到6.7亿美元。Cslesmc

(2)5G、通讯设备:5G基站、微基站催生出了各种各样的节点设备,5G 还加速推动了工业物联网、车联网、自动驾驶、边缘计算的发展,这些应用都离不开NOR Flash。据分析机构预测,“物联网+5G”带动的NOR Flash市场空间将在2020年达到1.2亿美元,在2021年达到2.2亿美元。Cslesmc

(3)消费电子:智能手机及周边设备也催生了大量需求。例如智能手机跟可穿戴式设备的配合、跟蓝牙耳机/智能音响的配合等。这些设备一方面需要采集用户的数据信息,例如位置信息、心率信息等,另一方面也需要把外界数据传输给用户,比如音乐、视频与通话等。这些都离不开NOR Flash代码存储芯片的支撑。据分析机构预测,到2021年,仅TWS耳机就可为NOR Flash带来5.8亿美元的市场。Cslesmc

(4)手机屏幕:主要体现在TDDI(触控和显示驱动集成)对小容量2Mb/4Mb NOR Flash的采用以及AMOLED对8Mb-32Mb NOR Flash的需求增加等。Cslesmc

据《国际电子商情》了解,AMOLED需要外挂一颗8Mb(Full HD)或32Mb(QHD)的NOR Flash进行光学补偿,而全面屏手机则倾向于采用TDDI方案,需外挂一颗NOR Flash用于存储触控功能所需的分位编码。Cslesmc

(5)工业领域:如国内三表市场(外加北方热表)对NOR Flash需求上升,其中基于国内最新规范的IR46智能电表,对NOR Flash的采购量会很快出现。Cslesmc

(6)物联网:伴随着5G基站的高密度布局,物联网对NOR Flash将是一个长期利好。万物互联时代,数据流源源不断,人与人之间、人与设备之间、人与云端服务器之间、设备与设备之间的各种数据交互都会产生海量的IoT节点且这些节点对应的设备都要用到NOR Flash。Cslesmc

来自“5G、汽车、工业”的技术挑战

从产品设计、制造工艺、封测及应用来看,相比消费类电子,5G基站、汽车电子和工业电子更加考验NOR Flash的综合实力。Cslesmc

兆易创新陈晖表示,“5G基站、汽车、工业”对可靠性的要求为最严苛,需面对的环境条件也更为复杂恶劣。以车载应用为例,其温度范围区间必须要达到“低温-40℃、高温105℃甚至125℃”的要求,因此,从产品设计,到制造工艺,到封测都要求严格把控产品质量,同时满足诸多认证标准,比如汽车领域的AEC-Q100车规认证。Cslesmc

以5G基站为例,其要求产品必须具备“高容量+高性能+高可靠”特性。在陈晖看来,5G基站因部署在室外,需要应对冰冻、酷暑、暴晒、潮湿等各种复杂的天气情况,并需要7×24小时不间断运作、持续运行数年,这对电子元器件的可靠性和使用寿命均提出了更高的要求。Cslesmc

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东芯半导体股份有限公司副总经理陈磊Cslesmc

东芯半导体陈磊也表示,NOR Flash对三大应用的考验主要集中在产品的“可靠性、一致性和高性能”上面。其中,“可靠性”体现在三大领域对产品的dppm有更高的要求,比如消费类应用可接受100-200的dppm,但汽车必须达到0dppm。“一致性”要求生产工艺非常稳定,不能有任何品质波动。“高性能”指越来越多的技能需要NOR Flash支持,比如DTR模式、QSPI、OctaSPI 等新接口规格。Cslesmc

谈及来自5G基站的技术要求,陈磊坦言,5G基础设施需要NOR Flash的可靠性从消费级升级到工业级,甚至超过工业级的高温上限要求(105℃),或是直接用车规级标准来设计产品。Cslesmc

5G基站还对NOR Flash的“大容量”提出了高要求。有受访人表示,5G对NOR Flash的需求第一波会来自于宏基站,其中用量最大的是AAU(接入单元)。因5G基站的数据量比4G基站有大幅度提升,程序也更复杂,因此5G基站要求NOR Flash的存储容量有明显提升。具体而言,5G基站对NOR Flash的容量需求在512Mbit及以上。Cslesmc

事实上,不仅仅是5G基站,其它应用对高容量NOR Flash的需求也越来越多,比如笔记本用的NOR Flash将由目前的128M在明年转入256Mb的容量需求;智能电网也会用到128Mb和256Mb的NOR Flash;AMOLED屏和全面屏TDDI对16Mb/32Mb的NOR Flash需求大大提升。Cslesmc

在消费类市场,个别厂商TWS耳机的NOR Flash存储容量也要求达到128Mb(苹果AirPods)。有业界人士分析说,苹果使用128Mb NOR Flash主要是为语音、主动降噪等预留了存储空间,若没有其他特殊功能需求,未来一段时间,TWS耳机对NOR Flash的主力容量需求仍然是16Mb或32Mb。但也有人表示,随着各大TWS耳机厂商将研发重点放在音频及更佳的功能上面,64Mb及以上容量的NOR Flash大势所趋。Cslesmc

NOR Flash如何应对“被替”风险?

我们知道,各种半导体技术都将有其生命周期,而NOR Flash可能正面临性能扩展并逐渐被更多的SLC NAND Flash和新兴存储所取代的瓶颈。Cslesmc

兆易创新陈晖表示,NOR Flash主要面临的瓶颈在容量和成本方面,也就是说随着容量增大,NOR Flash的成本大幅提升,抑制了其在消费级产品上的大范围应用,部分市场需求可能会转向更具性价比的SLC NAND Flash产品。Cslesmc

谈及应对策略,他表示除了提供丰富完整的NOR Flash产品外,兆易创新同时也在开发SLC NAND产品,希望在保持成本的同时,为客户和应用提供更大的容量选择,比如达到1Gb、2Gb甚至4Gb的容量。Cslesmc

也有观点认为,从产品本身的特性来看,NOR Flash读取速度快,NAND Flash擦写速度快,所以两种闪存技术各有优势、性能互补,不会被彼此完全取代。在新兴存储方面,目前工艺和成本都还有提升空间,尚不足以对NOR Flash、NAND Flash带来挑战。Cslesmc

东芯半导体陈磊表示赞同,他认为NOR Flash的价值不可取代,特别在一些高可靠性应用场景下非用不可。“目前东芯半导体的SPI NOR Flash已经量产了256Mb的产品,明年会研发出512Mb/1Gb更大容量的SPI NOR Flash,同时公司也在积极进入传统并行接口的NOR Flash,提供512Mb/1Gb的大容量产品。”他说。Cslesmc

市场高度集中,企业如何凸显差异化?

随着2016年、2017年赛普拉斯(Cypress)和美光(Micron)相继退出低端NOR Flash市场,全球NOR Flash竞争格局发生了很大的变化,尽管市场仍是旺宏、华邦、兆易创新、赛普拉斯(收购台湾宜杨科技)和美光“五强争霸”的格局,但这五强之间的排位却出现了显著变化。Cslesmc

据CINNO Research调研的数据显示,“五强”排位近三年来变化尤为明显,其中作为国内最大的NOR Flash厂商,兆易创新在全球的市占排名由2017年和2018年的第五名,迅速跃升为2019年Q3的第三名。Cslesmc

在行业分析人士看来,兆易创新的增长主要得益于可穿戴产品尤其是TWS耳机等市场爆发的拉动,加上上游晶圆代工厂的支持,使其产能得到充分保障。截至2019年,兆易创新的NOR Flash产品累计出货量已经超过100亿颗。更值得一提的是,兆易创新打入了苹果供应链,去年TWS耳机的需求高涨对兆易创新的NOR Flash业务贡献很大。Cslesmc

陈晖告诉《国际电子商情》分析师,目前,在中国市场,兆易创新SPI NOR Flash市场占有率为第一,同时也是全球排名前三的供应商之一,累计出货量超过130亿颗,年出货量超过28亿颗。Cslesmc

同时,作为台湾两大巨头之一的华邦电子这几年的成长也非常迅速,市场占比由2017年的22%(第三名)到2018年的21%(与旺宏、赛普拉斯并列第一),到2019年Q3更是以26%的市占比直接跃升为第一名,超越了台湾另一大NOR Flash巨头旺宏。对旺宏来说,虽然在2019年Q3丢掉了龙头宝座,但近几年的发展仍较为稳健,市场占比并无大起大落,整体向好。Cslesmc

而排名迅速下滑的赛普拉斯和美光除了退出中低端市场外,主要原因在于2019年工业和汽车市场表现不及预期,业绩受到拖累所致。Cslesmc

NOR Flash是全球市场集中度非常高的行业,前五强几乎囊括了全球90%的市场份额,剩下10%被国内其他厂商如武汉新芯、芯天下、普冉半导体、东芯半导体、恒烁半导体、博雅科技、芯泽电子等厂商瓜分。Cslesmc

在新兴应用市场布局方面,兆易创新是优秀的代表性企业,TWS耳机的爆火给公司带来不少的业绩收入及市场占有率,并且其产品已经迈入汽车电子市场,5G基站应用也有产品进入客户测试。除了兆易创新,多家NOR Flash都在积极布局,武汉新芯此前就透露公司NOR Flash产品有望在5G基站方面实现供货,芯天下、恒烁半导体也早在物联网领域进行布局。Cslesmc

有业界人士提出疑问,NOR Flash市场竞争格局如此之集中,各企业如何在接下来的竞争中体现自身的差异化优势?Cslesmc

陈晖坦言,兆易创新的差异化主要体现在几个方面:(1)产品线的丰富性,兆易创新SPI NOR Flash具备7种温度规格、16种产品容量、26大产品系列、4个电压范围、25种封装方式,能满足市场上不同应用场景的需求;(2)研发实力雄厚,能够针对市场需求快速推出新品,例如兆易创新是市场上最快推出2Gb大容量高性能SPI NOR Flash的企业;(3)可靠性经过市场长期验证。Cslesmc

相比之下,东芯半导体的产品仍重点聚焦在“低功耗、适用于穿戴式产品等对封装尺寸有着非常高要求”的领域。Cslesmc

大环境变化,带来哪些产业链变局?

近两年,国际不确定因素对全球的半导体产业造成不小的影响,进而也可能给NOR Flash产业链企业带来很多变数。Cslesmc

从产业链来看,目前NOR Flash晶圆厂有台积电、华润上华、联华、和舰、华虹NEC、华力微、武汉新芯、中芯国际等,前几大封装测试厂有日月光、安靠、矽品、京隆、南通富士通、华润安盛、天水华天等。Cslesmc

在外界因素不断变幻的大环境下,产能的供应是考验一家企业真正实力的试金石,也是其能否真正在需求大爆发之时掌握机遇的关键。Cslesmc

“我们目前除了SMIC之外,在台湾还有一个Foundry的合作伙伴力晶。所以,我们可以为国内的客户提供全国产化的产品。同时,利用台湾晶圆厂的良好合作关系,也可以得到产能的保障,分散潜在的不利因素。”东芯半导体陈磊说。Cslesmc

谈及未来看好的NOR Flash应用以及市场竞争焦点时,陈磊表示主要看好穿戴式产品领域,如TWS无线耳机、智能手环等,他认为未来NOR Flash竞争的焦点仍在于“性价比、高性能和高可靠性”。Cslesmc

兆易创新陈晖表示看好汽车电子、物联网、5G、智能手机及其周边设备等领域的进一步蓬勃发展,带给NOR Flash的增长机遇。同时,他认为每一个“爆款”的问世通常都会有一些市场预兆,所以兆易创新会一直跟客户保持畅通的交流和沟通渠道,密切追踪市场动向,时刻关注可能出现的下一个“爆款”应用市场。总之,兆易创新除了将积极抢占现有的市场机会外,也会不断发现和发掘新的市场潜能,让产品线保持全面的发展,为未来的机遇做好准备。Cslesmc

本文为《国际电子商情》2020年11月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里Cslesmc

原创
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王琼芳
国际电子商情主分析师。
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