為了獲取高容量應(yīng)用市場的采納,未來NAND Flash業(yè)者的競爭重點(diǎn),將轉(zhuǎn)向降低每bit成本發(fā)展,multi-bit/cell 將是首選方案。對新進(jìn)者而言專利、資金、multi-bit/cell NAND Flash制程良率,將是主要的進(jìn)入障礙,未來投資新的NAND Flash 12”晶圓廠將會(huì)朝向大產(chǎn)能(100K wafers/月以上)的方向發(fā)展,雖然對生產(chǎn)commodity 型IC的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益大有幫助,但所需投資金額及后續(xù)研發(fā)先進(jìn)制程經(jīng)費(fèi)可能高達(dá)30至50億美元,雖然DRAM制程及NOR設(shè)計(jì)原理,以及DRAM及NOR生產(chǎn)設(shè)備與NAND Flash的相似度均高,但DRAM及NOR廠商而言,multi-bit/cell NAND Flash制程仍將需要一段學(xué)習(xí)曲線克服瓶頸,所以對善于降低內(nèi)存IC制程生產(chǎn)成本的新進(jìn)廠商而言,就可以尋求與具技術(shù)能力,但生產(chǎn)成本高的廠商合資生產(chǎn)或合作代工的機(jī)會(huì),以專業(yè)分工合作模式,分別負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)研發(fā)與制程改善來共同降低每bit成本,以及commodity 型IC投資風(fēng)險(xiǎn)的戰(zhàn)略目標(biāo)。
另外,NAND Flash廠商在成本競爭上,也正致力于朝在相同制程技術(shù)下,設(shè)計(jì)更小晶粒尺寸努力,以超越同業(yè)的gross die產(chǎn)出量,此一發(fā)展對高容量micro型記憶卡的發(fā)展也有很大的影響,微縮晶粒尺寸也將決定其能否封入micro型記憶卡中,以及需選用的封裝方式(COB or MCP),當(dāng)然這也會(huì)影響產(chǎn)品成本的優(yōu)劣勢。
以往IC廠商透過12”晶圓取代8”晶圓及提升制程技術(shù)到新的世代來降低晶粒單位成本,實(shí)務(wù)上平均每年可使晶粒單位成本降低30%左右,目前NAND Flash已取代DRAM做為內(nèi)存IC廠的先進(jìn)制程驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品,以每bit成本的觀點(diǎn)來看,2-bit/cell NAND Flash理論上可比 1 bit/cell (SLC) NAND Flash 降低30%以上的單位生產(chǎn)成本,若考慮實(shí)務(wù)上2-bit/cell占總產(chǎn)能比重,及其制程難度需額外增加的成本,以及產(chǎn)出良率較低等因素,預(yù)估未來每年將可使廠商降低NAND Flash單位生產(chǎn)成本達(dá)40至45%以上,未來,若4-bit/cell NAND Flash能在制程技術(shù)獲得突破,隨著4-bit/cell NAND Flash占總產(chǎn)能比重更形提高,預(yù)估未來每年的NAND Flash單位成本將可降低到55至60%以上,但4-bit/cell NAND Flash無可避免初期在其使用壽命、讀寫速度及生產(chǎn)良率上都將不如1-bit/cell或2-bit/cell NAND Flash,預(yù)期這種4-bit/cell新制程的成本效益發(fā)揮,可能要等到2008年之后才會(huì)比較明顯。
隨著廠商正由2-bit/cell朝向 4-bit/cell技術(shù)發(fā)展,未來市場也將分為MLC與NROM兩大架構(gòu)的聯(lián)盟集團(tuán),相關(guān)業(yè)者多有在兩種架構(gòu)上尋求制程上的突破,預(yù)期2H07起兩種4-bit/cell 架構(gòu)將展開新一輪的成本與性能競爭,另外相關(guān)NAND Flash大廠也開始朝垂直整合方向發(fā)展,來投資或購并硅晶圓廠,封測廠或記憶卡通路,以強(qiáng)化各陣營的競爭力。
雖然廠商也不斷在研發(fā)兼具DRAM 及 Flash存取速度,與非揮發(fā)性可儲存優(yōu)點(diǎn)的新型內(nèi)存如: PRAM (Phase-change RAM)、MRAM (Magnetic RAM)、FRAM (Ferroelectric RAM)及RRAM (Resistance RAM)等,但以目前NAND Flash的發(fā)展進(jìn)度來看,未來將有機(jī)會(huì)突破30至35nm的現(xiàn)有制程瓶頸,而達(dá)到20至25nm的量級水平,未來就每bit成本優(yōu)勢、制程的成熟度與規(guī)模經(jīng)濟(jì)性而言,預(yù)期2010年以后這些新興內(nèi)存才有機(jī)會(huì)對NAND Flash 及 DRAM產(chǎn)生替代性的作用,但這些新產(chǎn)品短期內(nèi)將會(huì)如同NOR + NAND的整合型芯片一樣,仍可在MCP 模式或客制化芯片應(yīng)用上尋求其利基市場的商機(jī)。
目前NAND Flash已成為先進(jìn)半導(dǎo)體制程技術(shù)的推進(jìn)器,隨著IC的制程技術(shù)進(jìn)入30nm以下的尺度,微縮顯影制程的精確度及硅芯片與其封裝材料的電氣性質(zhì),都將面臨物理極限的挑戰(zhàn),業(yè)者也因此投入其它化合物或塑料半導(dǎo)體材料的研發(fā),以因應(yīng)量子級世代的新挑戰(zhàn)。理論上講一種可操控組件,若能呈現(xiàn)0及1訊號來進(jìn)行二進(jìn)制的邏輯運(yùn)算及記憶功能的作用,便具有”computer”的概念,因此在2至22nm奈米技術(shù)領(lǐng)域所產(chǎn)生的量子或分子級computers,就可以選擇硅基晶體管以外的組件,來做為computer的核心操作元件,如carbon nanotube-based quantum computer、 DNA-based bio-computer及photon-based optical-computer等新方案便應(yīng)運(yùn)而生,其生產(chǎn)流程及產(chǎn)品效能與成本效益,都將不同于目前的硅基晶體管IC,因此未來部份4C電子產(chǎn)品也會(huì)代之以「微機(jī)電整合系統(tǒng)」(integrated Micro Electro-Mechanical System)的型態(tài)呈現(xiàn),該系統(tǒng)將會(huì)包括電子、機(jī)械、光學(xué)、化學(xué)以及生物等不同材料的控制組件,但因業(yè)者這些創(chuàng)新構(gòu)想,在短期內(nèi)仍不具產(chǎn)業(yè)群聚效應(yīng)或完整中衛(wèi)體系的情況下,更多的商業(yè)化應(yīng)用可能要等到2010年之后才會(huì)漸漸的成熟。
Microsoft Vista OS企業(yè)版計(jì)劃在2006年11月上市,其新的功能ready boost 及 ready drive將與Intel的Robson技術(shù)及Hybrid HDD 架構(gòu)兩者相配合,以縮短PC的開機(jī)時(shí)間及提高HDD運(yùn)作效率與省電效益,可能會(huì)采用256MB至4GB的NAND Flash,做為cache的功能來達(dá)成該架構(gòu)的運(yùn)作所需,但NAND Flash的應(yīng)用型式將來可能會(huì)采用以on board 、daughter board、 USB drive 或 SSD等方案,應(yīng)用到不同廠家設(shè)計(jì)的PC上, Intel 計(jì)劃2007年4月推出新的NB PC Santa Rosa 平臺將會(huì)采用Robson技術(shù),未來也會(huì)應(yīng)用到DT PC平臺上,同時(shí)主要HDD大廠也準(zhǔn)備推出其Hybrid HDD solution方案,以應(yīng)用到Vista OS上,這也將是2007年NAND Flash 新的應(yīng)用需求來源之一。
2007年起隨著電子廠商將陸續(xù)推出新的可攜式PCs (UMPC、handset PC、E-Book...),同時(shí)NAND Flash成本也會(huì)進(jìn)一步下降,8至32GB SSD在這些產(chǎn)品應(yīng)用上也會(huì)逐漸提高,另外OLPC也可能采用1GB NAND Flash 做為主要儲存媒體,SSD可能會(huì)先應(yīng)用在可攜式4C整合型產(chǎn)品上,此外PMP業(yè)者在4Q06起,也將會(huì)把下載音樂訴求轉(zhuǎn)向下載影片與游戲,所以2007年新的PMP機(jī)種內(nèi)建NAND Flash將會(huì)達(dá)到8至16GB,這些都將是2007年NAND Flash應(yīng)用的新興動(dòng)力, Flash-based 可攜式游戲機(jī)及DV,也會(huì)在 2007年成為新的應(yīng)用需求來源,此外2007年更多新的高階多功能手機(jī)及PND (personal navigation device)也會(huì)需要更大的內(nèi)建NAND Flash或記憶卡容量(refer to Table 1)。
另外,隨著SD 2.0記憶卡在4Q06后將逐漸普及,容量將從目前的2GB突破到32GB,若加上版權(quán)保護(hù)機(jī)制,其耐震性及易攜易用的插卡式的特性,將使其成為未來content卡的理想儲存媒體。當(dāng)然合理的每bit成本仍是其普及化的關(guān)鍵,USB drive做為外接式小型儲存媒體,未來容量也會(huì)隨著NAND Flash成本下降,而進(jìn)一步提升到32GB以上,如同記憶卡一樣的特點(diǎn),也將是未來content卡的理想媒體,無論是記憶卡、USB drive 或SSD,以32GB容量做為可攜式儲存媒體,即使在HDTV級影像的儲存應(yīng)用上也已足夠了,但關(guān)鍵都在成本是否比其它儲存媒體具競爭力,以目前NAND Flash制程技術(shù)發(fā)展進(jìn)程來看,32GB的產(chǎn)品要到2008年才可望漸漸成為市場的應(yīng)用主流之一,雖然未來其它新的應(yīng)用需求占整體NAND Flash需求比重將不斷提高,但DRAMeXchange預(yù)期2007年記憶卡及USB drive仍將占NAND Flash應(yīng)用需求60%以上 (refer to Figure 1)。