闪存芯片已经成为整个电子半导体产业链非常重要的一环。
其中,NAND Flash的市场容量非常巨大。
事实上,Flash不仅仅包括NAND。
NOR Flash也是一个分支,但市场容量比较小。
然而,随着近年来各种新兴应用的快速发展,NOR Flash的市场需求和重要性日益凸显,行业关注度不断提升。
NOR Flash简介 NOR Flash具有片上执行(XIP)、可靠性高的特点,但寿命相对较短。
在1~16Mb小容量应用中具有极高的性价比。
与NAND相比,NOR成本较高,容量较小,写入速度较慢。
虽然NOR Flash的擦除和写入速度比较慢,但是它的读取速度却非常快,这就是它可以在应用中使用的原因。
安身立命、安身立命的核心价值。
传统上,NOR Flash主要用于功能手机、电视、机顶盒、USB Key等小容量代码存储。
在功能手机时代,NOR+PSRAM架构主导了市场。
NOR Flash用于存储代码和数据,PSRAM作为MCU和DSP执行操作的数据缓存。
NOR Flash主要分为串行和并行两种。
串行NOR Flash的特点是接口简单、轻薄、功耗和系统整体成本较低。
虽然读取速度低于并行,但因其高性价比而成为市场领先者。
和选择的应用程序。
从工艺上来说,NOR Flash对先进节点的要求并不高。
一般采用55nm和65nm。
最前沿的工艺只有45nm,进一步演进难度很大。
市场格局:全球NOR Flash市场90%的份额被五家主要厂商占据:旺宏、华邦、赛普拉斯(被英飞凌收购)、美光、兆易创新。
高容量NOR Flash市场主要由Cypress和Micron占据。
此类产品主要针对汽车、工业控制和航空航天应用。
Macronix和Winbond主要生产中等容量的NOR Flash。
兆易创新早期依靠低容量产品进入市场。
市场正在向高端领域迈进。
旺宏、华邦和兆易创新更专注于消费电子应用市场。
近年来,在物联网和消费电子产品尤其是各种新兴应用需求的推动下,NOR Flash迎来了逆转机会。
不仅中高容量的价格稳定,低容量NOR Flash的价格也大幅下降。
窄幅缩小,尤其是在TWS蓝牙耳机大规模出货的带动下,给NOR Flash带来了巨大的商机。
这些都为专注于消费电子应用的制造商带来了更多商机。
尤其是原本排名较低的兆易创新,在2019年上升至行业前三的位置。
来源:CINNO 2021年,兆易创新进一步巩固了行业地位。
由于容量小、成本高,NOR Flash一度被各大厂商边缘化。
不过,随着5G、AMOLED、自动驾驶汽车等新兴市场的快速发展,NOR Flash重新引发了市场的关注。
TWS蓝牙耳机自2018年开始在消费电子市场流行。
统计显示,到2022年,全球TWS蓝牙耳机市场规模预计将突破2000亿元。
TWS蓝牙耳机必须配备NOR Flash,因为它的功能很多。
为了存储更多的固件和代码程序,需要外部串行NOR Flash。
随着TWS蓝牙耳机的功能进一步增加,需要更大的存储容量。
以安卓手机的TWS蓝牙耳机为例,一般采用8Mb或16Mb NOR Flash。
随着功能的增加,需要32Mb、64Mb,甚至128Mb。
统计显示,2020年新款AirPods的NOR Flash容量将提升至256Mb。
2019-2021年Android市场平均NOR Flash容量分别为16Mb、32Mb和64Mb,对应的市场规模分别为675万片、2062万片和5099万片。
一万美元。
考虑到AirPods的市场规模,2021年TWS蓝牙耳机用NOR Flash的市场规模将超过2亿美元。
由于工艺原因,AMOLED显示屏存在亮度均匀性和残像两大问题,需要补偿。
补偿方式分为内部补偿和外部补偿。
内部补偿效果不佳,残影问题难以解决;外部补偿具有像素结构简单、驱动速度快、补偿范围大等优点,是实际应用中的首选。
对于外部补偿,需要外部NOR Flash以避免AMOLED面板的蓝光随着时间的推移而褪色的问题。
在全高清的情况下,需要8Mb NOR Flash,而QHD则需要16Mb NOR Flash。
AMOLED越来越多地应用于智能手机,带动了中端NOR Flash需求的增长,复合年增长率高达24%。
TDDITDDI是Touch and Display Driver Integration的缩写,它将原本分离的手机触摸IC和显示IC集成到SoC中。
随着技术的不断优化,TDDI芯片的成本不断降低。
由于TDDI触摸功能编码需要大容量,因此无法集成到TDDI芯片中。
需要外部4~16Mb NOR Flash用于存储和辅助TDDI进行参数调整。
5G5G也是NOR Flash发展的一大推动力。
目前5G基站使用的NOR Flash大约是1~2G产品。
世界上能够生产该规格产品的厂家并不多。
目前,全球约有5G基站厂商。
其中超过80%向Macronix订购NOR Flash。
汽车电子 由于NOR Flash具有更好的可靠性,中大容量的NOR Flash广泛应用于汽车电子领域。
从最初的车载广播需要1Mb的低端NOR,发展到配备128Mb~256Mb的中央控制系统。
据IHS统计,2022年全球汽车电子市场规模将达到1602亿美元,其中ADAS增速最高,2022年将达到214.47亿美元,复合年增长率为20.27%。
ADAS系统中的导航、行车记录、图像处理、车道偏离预警等功能都需要512Mb或更高容量的NOR Flash。
汽车电子市场的规模和快速增长将带动NOR Flash等存储器的需求大幅增长。
整体来看,市场趋势显示,2018年之前,NOR Flash市场需求相对疲软,而供应商产能不断增加,导致2018年NOR Flash价格进入下行周期。
TrendForce数据显示,NOR Flash价格开始上涨2019年第三季度出现反弹。
从旺宏、华邦、兆易创新的营收增速也可以看出这一趋势。
这三家公司的营收增速自2019年第二季度以来均有所改善,第三季度的营收增速仍在改善。
,这表明NOR Flash市场已进入上升周期。
预计未来中高端NOR Flash价格将维持高位,而中低端NOR Flash由于推出cost-down系列低价产品以及新产能陆续投产。
3D堆叠近年来,3D芯片已成为业界解决晶体管密度增加与先进工艺微缩成本高之间矛盾的首选解决方案。
无论是芯片制造还是封装,无论是逻辑芯片还是存储器,在高端应用中,都在向3D过渡。
尤其是在存储器方面,3D NAND Flash已被广泛采用,各大存储器厂商都将主要精力和资源投入到该领域的研发和生产上。
在这样的趋势下,市场容量不如NAND Flash,但凭借其独特的特性,市场上不可或缺的NOR Flash也开始向3D方向发展。
不过,与3D NAND Flash相比,3D NOR Flash仍处于起步阶段,只有旺宏电子、华邦电子等业界龙头厂商在大力投入研发,其他厂商大多持观望态度。
旺宏董事长吴民秋表示,NOR Flash工艺很难缩小到45纳米,因为成本会大幅增加。
然而,汽车电子和人工智能等新兴应用的需求将推动NOR Flash市场持续增长。
旺宏电子投入3D NOR Flash的研发,以应对制程节点进一步微缩的障碍。
据悉,旺宏在3D NOR Flash方面的创新包括投资垂直2T架构和低功耗工艺技术研究、通过3D堆叠实现更高的存储密度,以及利用微加热器技术提高产品耐用性。
该公司计划在两年内推出3D NOR Flash,预计将采用45nm制程技术。
据悉,旺宏电子已率先推出2Gb和4Gb先进NOR Flash技术并已推出相关样品,量产产品将陆续发布。
在技??术方面,旺宏推出了AND架构,这是一种早期的闪存电路技术,提供位级访问。
类似的技术已应用于环栅(GAA)3D NAND结构的堆叠工艺。
与典型的 3D NAND 闪存一样,这种 3D NOR 堆叠单元是通过在氧化物和氮化物层的多层夹层中钻孔然后填充深孔而形成的。
然而,Macronix的实验架构并不是由多晶硅制成的均质圆柱体,而是由几个不同的异质结形成,其中两个异质结是N+掺杂的,并用作多个堆叠晶体管的源极和漏极。
极,由氮化硅绝缘体柱隔开。
图:3D AND 闪存结构 在 AND 结构中,每个晶体管都有成对的源极线和正交漏极连接的位线。
源是单独解码的,而不是具有公共源。
多晶硅“插头”连接每个堆叠中晶体管的源极和漏极。
最初,Macronix是在8层结构上开发的,并且已经完成了34层堆栈的工作,这似乎是可行的。
旺宏认为,在70层以上,该公司提出的3D NOR Flash将挑战20nm半间距两层交叉点相变存储器。
进一步的改进可能来自铁电存储器晶体管,它允许更低的电压操作和更快的写入速度。
华邦电子也大力投资45纳米制程的NOR Flash,容量约为32Mb - 2Gb。
华邦电子认为,对于NOR Flash来说,45nm很可能是最后一个技术节点。
与SLC NAND Flash相比,工艺微缩仍有空间。
24nm之后,至少一代工艺可以进一步缩小。
与旺宏相比,华邦电子虽然也投资先进的NOR Flash,但力度似乎没有前者大。
后者更专注于采用先进工艺的NAND Flash的研发。
因为自从2008年45nm工艺NOR Flash出现之后,就再也没有出现过更先进工艺的产品,工艺进一步微缩非常困难。
结论与NAND Flash相比,NOR Flash“小而美”的优势越来越凸显,其市场需求随着各种应用的发展而不断增加。
市场关注度和需求的增加,让各大NOR Flash厂商有进一步加大研发投入的动力和积极性,相关产品和新技术的演进也更加活跃。
市场需求驱动NOR Flash制程技术持续演进,领先企业已开始探索类似NAND Flash的3D堆叠架构技术。
这对于市场容量较小的NOR Flash来说,具有更强的象征意义。
随着应用的进一步深入,随着NOR Flash的发展,NOR Flash的市场规模是否会大幅增长?让我们等着看。