深析两者区别及应用随机存储器和只读存储器区别( 四 )

2.2 NAND 市场规模超 552 亿美元，兆易有望成为全球领先的 SLC 供应商
NAND Flash 依据闪存颗粒存储密度可分为 SLC、MLC、TLC 和 QLC 等四大类。最初问世的 SLC NAND 设计架构，每个 Cell 单元存储 1bit 信息，只有 0、1 两种电压变化，结构简单，电压控制快速，其特点即寿命长，性能强，擦写寿命可达 10 万次。之后依次问世的 MLC、TLC 和 QLC 每个 Cell 存储的信息依次递增，电压变化随存储信息增加呈指数级增长，但相应的 P/E 寿命随之减少。由于每 Cell 单元存储数据越多，单位面积容量就越高，但同时导致不同电压状态越多，越难控制，所以导致颗粒稳定性越差，寿命低，各有利弊。相对于 SLC 来说，MLC 的容量大了 100%，寿命缩短为 SLC 的 1/10，相对于 MLC 来说，TLC 的容量大了 50%，寿命缩短为 MLC 的 1/20 。
目前在闪存市场中，SLC 为企业级服务器专用闪存颗粒，MLC 和 TLC 已为主流存储颗粒，QLC 则是未来发展趋势。这四类闪存颗粒中，SLC 的性能最优，价格最高，一般用作对可靠性、稳定性和耐用性有极高要求的工业控制、航天军工、通信设备等企业级客户；MLC 性能够用，稳定性比较好，价格适中，为工业级和车规级 SSD 应用主流；TLC 是目前消费级 SSD 的主流，价格便宜，但可以通过高性能主控、主控算法来弥补、提高 TLC 闪存的性能；QLC 目标是更大容量和更低成本，代表未来发展趋势。
3D NAND 解决了 2D 结构下“闪存缩放限制”的问题。存储单元尺寸小、高性能和低功耗一直是存储器业者持续追求的目标。越小的尺寸让每片晶圆可生产更多的 die，高性能能满足高速运算的需求，低耗电则能改善行动装置电池充电频率及数据中心系统散热的问题。从历史上来看，存储器的密度是通过缩小单元格尺寸和间距来增加的。如果单元格的尺寸和间距减小一半，那么同一区域结构可以容纳四倍的单元格。但受制于工艺的限制，闪存单元格的参数只能缩小到一定的尺寸规模，使用传统的光刻密集模式的持续扩展也变得极为昂贵，而芯片工艺的每一次提升带来的不仅是元件尺寸的缩小，同时也带来性能的增强和功耗的降低，即存在闪存的缩放限制。无论是 SLC NAND 还是其他三种 NAND 均存在“闪存的缩放限制”，为了打破“闪存的缩放限制”枷锁，提供高容量、低成本的 NAND Flash，行业内研发了多种解决方案，其中最主要的为 3D NAND，即将存储单元立体化，在二维平面基础上，在垂直方向也进行颗粒的排列。
大容量、高堆叠层数的 3D NAND 将是行业未来发展趋势。平面 NAND 由有存储单元的水平串组成，而在 3D NAND 中，存储单元串被拉伸，折叠并以 U 形结构垂直竖立，单元以垂直方式堆叠来缩放密度。3D NAND 存储单元类似一个微小的圆柱状结构，微小单元由中间的垂直通道组成，中间是结构内部的电荷层，通过施加电压，电子被带入绝缘电荷存储膜中和从中取出，信号就被读取。以三星为例，由浮动栅结构（Floating Gate）迁移至电荷撷取闪存（2D CTF），将 2D CTF 存储单元 3D 化变成 3D CTF 存储单元，最后通过工艺技术提升逐渐往上增加存储单元的层数。未来大容量、高堆叠层数的 3D NAND 将是行业未来发展趋势。
NAND 保持强劲增长，全球市场规模达 552 亿美元。IC Insights 数据显示，2020 年，受益于下游数据中心服务器制造商的强劲需求使得 NAND 平均售价急剧上涨，带动全球 NAND 市场规模同比大幅增长 25%，达到 551.54 亿美元，位居整体半导体行业销售增速榜首。
NAND 行业集中度高，CR3 市场份额达 67%，CR6 市场份额接近 100% 。从市场结构上看，NAND 行业市场高度集中，TrendForce 数据显示，2017-2020 年 NAND 行业 CR6 占比维持在 99%左右。前三大厂商分别为三星、铠侠和西部数据，2020Q4 市场份额分别为 32.9%、19. 5%和 14.4%，三家合计占比 66.8% 。

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