從去年下半年起,存儲器的市場——包括NAND和DRAM——逐漸陷入供應短缺的狀況。有人認為這只是單純的市場因素,但我的看法是這是技術面因素所造成的短缺,短期內恐怕不容易紓解。
存儲器廠商曾經有一段好時光。NAND和DRAM過去在制程、設備、市場都享有綜效;NAND的制程早兩代開發、量產,然后DRAM利用已開發NAND的晶體管基礎制程加上電容部份,并且利用已生產過NAND的機器設備生產DRAM,一魚兩吃,而且客戶往往是重復的。
但是NAND首先在制程上遇到瓶頸,無法繼續微縮。幸好從3D制程找到出路,NAND的基礎制程再退回40nm但存儲器單元往上堆疊,密度繼續提高。DRAM由于元件特性不同,無法使用3D制程,必須持續往微縮方向挺進。但是由于DRAM的儲存元件是電容,其電容值(capacitance)正比于面積。當制程微縮,電容值以微縮尺度平方的速度下降,維持電荷于電容以記憶資料的時間以指數函數的方式下降。所以現在DRAM制程微縮的難度變得很高,看現在DRAM制程的命名1X、1Y、1Z就知道它會久久徘徊在10幾nm,無法再享有過去摩爾定律的神奇表現了。
更糟糕的是,NAND和DRAM的綜效消失了。這兩種存儲器必須為各自的研發和機器設備買單。DRAM由于制程微縮緩慢,增加產能的最快方法就是購買設備,但是現在制程已在10幾nm,光刻機器非常昂貴。NAND雖然制程線寬較寬松,但要挖高寬比(aspect ratio)快速增長的深溝,在制程開發和新蝕刻(etch)、沉積(deposition)設備上也要大量投入。
存儲器市場可能重回以前DRAM舊市場的景氣循環模式:存儲器公司利潤豐厚,有資金挹注研發精進、產能大開,所以產品售價日益下滑,公司利潤下降甚至虧損,無力支付新的研發及設備費用,因此產能增長追不上需求成長,供應短缺,產品售價又開始提升,一個景氣循環走完一遍。
有人說計算機和手機的成長日趨飽和,存儲器的市場成長日趨和緩,那是沒想到新的市場正在悄然興起。現在時興的高科技,大數據、物聯網、機器學習、區塊鏈等,那一種不是以大量數據的儲存為基本要求。以區塊鏈為例,其安全的要素在于分散式的重復儲存,做到“一言既出,駟馬難追”的不可否認效果,存儲器的需求是顯而易見的事。物聯網也是,數量如恒河沙數的傳感器源源不斷產生的資料需要區域儲存,更需要中央儲存來進一步處理。這些新科技產生的市場需求,將進一步帶動傳統以及新興存儲器技術的發展。