存儲器行業現狀

　　2019年存儲器市場規模突破1000億美元，2017~2021年存儲器需求量的複合增長率將達到20%。當下的中國大陸的國產存儲產業仍處於剛剛起步階段。以下對存儲器行業現狀分析。

　　存儲器2017年迎來爆發，已成IC最大細分領域。得益於手機和雲服務的強勁需求以及供應商集中度的提升，2017年全球存儲器價格持續攀升，市場規模達到1240億美元，同比大幅增長61.5%，已成IC最大細分領域，市場份額達30.1%。存儲器行業分析具體看，DRAM銷售額為728億美元，同比增長74%;NANDFlash銷售額為492億美元，同比增長44%;NORFlash約16億美元，SRAM約3.6億美元。2018年全球存儲器市場預計同比增長26.4%，市場規模將達1567.9億美元。

　　全球存儲器市場預計將持續增長

　　雖然國產存儲產業與國外三星等巨頭相比仍有較大差距，但是發展國產存儲器確實是刻不容緩的一件大事，因為存儲產業不僅關乎國家半導體產業發展，更關乎國家信息存儲安全。而國產存儲晶片廠商能夠在短時間內取得一些成績也是非常值得肯定的。現從三大技術現狀來分析存儲器行業現狀。

　　磁變存儲器最有潛力的代表是自旋轉移力矩磁變存儲器(STT MRAM)。存儲器行業現狀分析，既有動態隨機存儲器(DRAM)和靜態隨機存儲器(SRAM)的高性能，又能兼顧快閃記憶體的低功耗優勢。存儲單元主體為磁性隧道結(MTJ)，有上下兩層磁性材料(如：鈷鐵合金)和中間的絕緣夾層(如：氧化鎂)所組成。其中一層為固定磁性層，另一層為自由磁性層。工作原理是由磁場調製上下兩層磁性層的磁化方向成為平行或反平行，從而建立兩個阻值各異的穩定狀態。早期的磁性層磁矩平行於矽襯底表面，在尺寸縮小和成本方面缺乏競爭力。近年來結構上更優化的垂直磁矩型隧道結使得大規模製造成為可能，從而可望克服成本問題。但是此技術面臨的最大挑戰仍然是磁變電阻兩個狀態之間的電阻差異比較微弱，無法應用到大容量的多位存儲技術，大規模量產尚不明朗。TDK(日本)於2014年首次展出了自旋轉移力矩磁變存儲器的原型，容量為8Mb，讀寫速度是當時NOR的7倍多(342MB/s VS 48MB/s)。

　　相變存儲器是基於材料相變引起電阻變化的存儲器。存儲器行業現狀分析，結構上有電阻加熱器和相變層所組成。通入重置(RESET)寫電流後，電阻加熱器使得相變層溫度迅速升高，在達到相變層熔點後較短時間內，關閉寫電流，使得材料快速冷卻，此時固定在非晶態，為高阻態。為了使相變層材料重新回到晶態，需要通入設置(SET)電流，相變層需要被加熱到結晶溫度和熔化溫度之間，使得晶核和微晶快速生長。目前相變層材料的研究集中在GST系合金。由於重置寫電流較大，相變存儲器的功耗較高，另外寫電流時間較長，寫速度較慢。尋找新型相變材料來降低寫電流，同時加快寫速度和減少熱擾動成為急需解決的難題。美光(美國)曾於2012年宣布1Gb和512Mb的相變內存的首次量產，但是可能替代快閃記憶體的大容量相變存儲器由於各種技術原因，目前尚未問世。

　　阻變存儲器作為最重要的下一代新型存儲器，近十年來受到高度關注。存儲器行業現狀分析，阻變存儲器具有結構簡單、高速、低功耗和易於三維集成等優點。存儲單元結構為上電極和下電極之間的電阻變化層。根據電阻變化層的材料，阻變存儲器可分為氧化物阻變存儲器和導電橋接存儲器。前者研究較為廣泛，國際上已有數家公司展示了原型產品。2015年初 Crossbar(美國)宣布其阻變存儲器開始進入商業化階段，初期準備面向嵌入式市場，同時正加速進行容量更大的下一代阻變存儲器研發，預計於2017年面世。美光(美國)和索尼(日本)也在開展阻變存儲器的聯合研發。從2007年起，每年半導體鄰域的幾個重要國際會議(如IEDM和VLSI)均會報導最新的研發進展。 2014年美光公布了27nm基於CMOS工藝製造的單顆容量16Gb阻變存儲器原型，但目前距離量產仍有較大距離。大規模量產的最大挑戰是實現較好的均勻性，提高產品良率和可靠性。另外，多位存儲的要求對電阻變化層的材料也提出了嚴峻的考驗。大規模提高阻變存儲器容量，需要材料和結構的進一步優化和創新。

　　存儲器行業現狀分析，近兩年全球存儲晶片價格持續上漲對中國產生了巨大影響，導致本來就利潤微薄的行業飽受其苦，要打破這種局面發展自己的存儲晶片無疑是最好的辦法。傳統存儲器仍占據著絕大部分市場，但隨著5G時代到來，帶動物聯網、人工智慧、智慧城市等應用市場發展並向存儲器提出多樣化需求，加上傳統存儲器市場價格變化等因素，新型存儲器將在市場發揮越來越重要的作用。