电工与电子技术基础 常见半导体存储器 117半导体储存器.docx

半导体储存器 半导体存储器是一个高度垄断的市场，其三大主流产品DRAM，NAND Flash，NOR Flash更是如此，尤其是前两者，全球市场基本被前三大公司占据，且近年来垄断程度逐步加剧。 以DRAM和NAND两种主要存储芯片为例，2016年第一季度，DRAM市场93%份额由韩国三星、海力士和美国美光科技三家占据，而NAND Flash市场几乎全部被三星、海力士、东芝、闪迪、美光和英特尔等六家瓜分。 ? （1） DRAM：全球市场规模约410亿美元。目前DRAM行业基本被三星，海力士，美光三家垄断了95%以上的市场。2014年，三星、海力士在先进制程上表现出众，三星(Samsung)已大规模采用 20nm 工艺，毛利达42%，SK 海力士则以25nm 工艺为主，毛利率达 40%，两者获利能力皆进一步提升，而美光的工艺则仍以30nm 制程为主，毛利率约为24%，远低于前两家，故DRAM市场的垄断格局有加剧之势，尤其是三星，由于率先进入20nm量产时代，成功销售不少高附加价值产品，2015年DRAM市场虽略有萎缩，但三星的营业收入反而逆势生长，突破200亿美元大关，并连续24年蝉联DRAM半导体全球市占率第一。 ? 在移动DRAM市场上，三星与海力士的市占率超过80%，呈现压倒性优势。 图：2015 Q1 移动DRAM主流供应商市占率 ? （2）NAND Flash: 全球市场规模约300亿美元。NAND的垄断形势比DRAM更加严重，三星依然是行业龙头，连续多年市占率维持在35%左右，东芝则和闪迪联手，共同夺得了NAND领域第二的位子，市占率一般保持在30%左右；美光则拥有英特尔的帮助，排行第三；海力士在2011年市占率超过了美光，之后则将重心放在了DRAM方面，2012-14年连续三年排第四。上述四家公司垄断了整个NAND市场，且垄断程度呈上升趋势，2011年到2014年期间，四大寡头的NAND市占率由91.3%上升到了99.2%。 图：2014 NAND 主流供应商市场份额和市占率 ? （3）NOR Flash: 全球市场规模约30亿美元。相对DRAM和NAND来说，NOR市场要小的多，分散程度也更大，目前市场主要由美光、飞索半导体（被Cypress收购）、旺宏、三星、华邦、兆易创新、宜扬科技七家主导，前五家属于IDM模式，后两家属于Fabless模式，其中兆易创新是我国唯一一家在主流存储器设计行业掌握一定话语权的企业，其在NOR Flash领域进步飞速，2012年还仅占市占率的3.4%，到2013年已跃居11%，位列全球第四。 ? 图：2013 Nor Flash主流供应商市占率 ? 主流半导体存储器性能对比及未来发展趋势分析 半导体存储器种类繁多，不同产品技术原理不同，均各有优缺点和适用领域。例如SRAM（静态随机存储器）能利用触发器的两个稳态来表示信息0和1，即不需要刷新电路就能保存它内部存储的数据，故SRAM读写速度非常快，但是它非常昂贵，且功耗大，只用在CPU的一、二级缓存（Cache）等对存储速度要求很严格的地方。广泛运用的产品必定要能兼顾性能和成本，从市场规模来看，当下最主流的存储器是DRAM，NAND Flash，NOR Flash，这三者占据了所有半导体存储器规模的95%左右，尤其是前两者，占总规模约9成。 ? 图：存储器的分类 ? 图：传统存储器性能对比 ? 1）? DRAM ? DRAM:动态随机存储器（Dynamic RAM)，“动态”两字指的是每隔一段时间，要刷新充电一次，否则内部的数据即会消失。这是因为DRAM的基本单元是一个晶体管加一个电容，并用电容有无电荷来表示数字信息0和1，电容漏电很快，为防止电容漏电而导致读取信息出错，需要周期性地给DRAM的电容充电，故DRAM速度比SRAM慢。 ? 另一方面，这种简单的存储模式也使得DRAM的集成度远高于SRAM，一个DRAM存储单元仅需一个晶体管和一个小电容，而每个SRAM单元需要四到六个晶体管和其他零件，故DRAM在高密度（大容量）以及价格方面均比SRAM有优势。SRAM多用于对性能要求极高的地方（如CPU的一级二级缓冲），而DRAM则主要用于计算机的内存条等领域。 图：DRAM的器件单元图示及其不同容量的剖面结构图 DRAM未来发展趋势： ? 受PC端拖累，整体规模下降:从整体来看，近年来移动市场表现强劲，PC端销售量受到侵蚀，再加上同时受累于全球GDP疲软等因素，包括IC Insights，WSTS等机构均预测16年DRAM市场规模会出现较大幅度的减弱。 ? 图：DARM的全球市场规模 ? 移动终端内存条增长迅速：除了计算机内存条之外，移动终端的内存条也是DRAM的一大运用领域，得益于近几年来电子产品“移动化”的消费趋势，移动终端DRAM市场