半导体周期调整下的存储技术和市场走向

自2021下半年来，随着消费电子需求减弱和终端产品的降价，上游芯片原厂也在2022年出现了降价，尤其是存储器行业的利润面临压力。2022年，俄乌冲突等客观因素导致全球经济不景气，整体需求减弱加上此前过多的库存，再次影响到了闪存行业内的所有公司。

今年5月，美商迈凌科技(MaxLinear)和NAND闪存控制芯片大厂慧荣科技（SiliconMotion）宣布，双方已达成最终协议，MaxLinear将以现金加股票的方式收购慧荣科技，合并后公司的企业价值为80亿美元。这个特殊的时期，此桩收购案也引起了业界的广泛关注。

中国是全球最主要生产基地和消费电子市场，疫情封控导致第二季度市场需求低迷。“慧荣今年也受到影响，所以我们花了更多时间在新技术研发和对客户的沟通服务上，持续了解客户的需要。大家期待在解封之后会看到一波适当的反弹，我们也期待能够实现业绩的小幅增长。”近日，慧荣科技总经理苟嘉章在接受《电子工程专辑》等媒体采访时表示。

慧荣科技总经理苟嘉章

应对行业低迷和半导体周期性调整

2021年下半年以来，半导体行业进入周期性调整阶段，存储器原厂开始纷纷减少资本开支。苟嘉章认为本次调整是因为2020-2021年期间，芯片短缺造成的强劲需求反弹加上终端厂商过度下单囤货，这些都需要在周期内慢慢消化。“NAND原厂缩减资本开支是件好事，减产有利于维持市场秩序，不会造成NAND供应过多导致价格崩盘——这才是所有厂商最不愿看到的。”

相较于中国市场的低迷，慧荣在全球其他地区与大型OEM的合作关系起到了平衡作用。利用产品组合，将区域性产品转售到其他需求较好的区域，同时积极布局高端产品来填补低端产品需求的流失，是慧荣科技今年的主要策略。谈到存储芯片库存过多导致价格下跌、下游厂商急求“存货换现金”的问题，苟嘉章表示，作为全球最大的主控芯片厂商，慧荣要为客户分忧，共克时艰。

由于存储器厂商降价求售，还造成了SSD每GB容量单价比HDD硬盘还要低的现象，但苟嘉章认为这是短期供应链抛售导致的暂时现象，并不意味着SSD已经实现成本低于HDD，真正的时间节点尚未到来。 以QLC闪存为例，2023年底单颗die容量为2Tb的QLC会面世。“5到7年后，也许我们就可以看到1TB SSD价格来到100元人民币左右。”他说到。

具体到每个细分市场的回暖时间，苟嘉章认为数据中心和服务器，已从今年第四季度开始逐渐回稳，明年预期也较积极；手机市场目前尚未看到回暖迹象，需求仍然薄弱。随着中国疫情管控政策的改变，经济恢复力道会很强，将带动其他市场的恢复，预计全球的存储及消费电子市场会在2023年第二季底或7月左右开始回升，也有比较悲观的预测认为会到2023年年底。

经济形势的好坏，与消费者的心理因素有很大关系。当消费群体对未来没有正面看法或信心时，就会抱着等待的态度并减少相应消费。而当大家对未来更有憧憬和期盼时，消费力道就会增加。“相信过不了多久，我们就会看到整体消费市场较好的恢复状态。”苟嘉章说到，而厂商方面，“只要大家能遵循一致的市场秩序，需求减缓的时就减少产能供应，等待市场恢复，问题都会得到解决。”

在PCIe Gen5 产品上的进展

由于服务器/数据中心技术近年来的加速发展，对PCIe Gen5 SSD产品提出了需求，所以当前大部分的PCIe Gen5 SSD的应用需求集中在服务器/数据中心上，预计在2023年下半年会看到采用相关技术的服务器进入市场。

慧荣科技在今年美国OCP 2022大会上发布了第三代Enterprise PCIe Gen 5 SSD主控芯片，代号“MonTitan”。据悉，该芯片基于过去的知识储备和客户反馈，采用了专职的ASIC、固件研发团队历时两年多研发而成，在性能、安全性、功能及固件上较竞品都有一定优势。

“我们相信MonTitan能与国际大厂的PCIe Gen 5产品一较长短。” 苟嘉章表示。

针对不同应用，MonTitan分为16通道和8通道两种不同解决方案，16通道产品目前已有样品在手，正在做功能开发，预计2023年3月可以送样，下半年实现大批量出货。8通道产品预计也将在2023年下半年面世。

此外在消费型电子应用领域，慧荣也将推出PCIe Gen5芯片产品，据悉第一代采用7nm工艺，预计2023年第四季度出样品。鉴于台式PC等消费电子对于降低功耗的需求没有服务器那么强烈，所以PCIe Gen5用于PC的时间点会比服务器等企业级产品晚一年左右；笔记本电脑端的诉求是性能翻倍但功耗不变，这需要更先进的工艺和技术，所以切换到PCIe Gen5会更晚，预计在2025或2026年。

慧荣消费端PCIe Gen5产品会先以8通道为主，主要面向台式PC、游戏PC和工作站的需求。2024年下半年，慧荣还将推出4通道DRAM-less的PCIe Gen5产品。

NAND Flash层数突破200，需要控制芯片做技术补偿

自2013年三星设计出垂直堆叠单元技术后，芯片的层数比拼一直是各大NAND闪存芯片厂商竞争的重点。今年，美光、SK海力士等厂商相继宣布其量产的3D NAND Flash堆叠层数突破200层；三星和西数/铠侠也称将在未来两年内量产200层以上产品。

对于层数越来越多的NAND Flash，虽然比之前的产品数据传输速度更快、功耗更低、封装尺寸更小、总体成本更优，但苟嘉章认为200+高层数的NAND cell本身更脆弱，“不稳定性主要表现在读取干扰（Read Disturbance）上，噪声干扰往往会造成附近其他NAND cell的比特误差（bit error）。这就需要控制芯片厂商在各方面加以补偿。”

另外从物理学上来看，低温时高层数NAND的数据保存时间（Data Retention）会减弱很多，发生读不出数据的情况。这时候除了引用NAND原厂的纠错方式（Read-retry table）能够把资料读回来外，慧荣还提供阈值电压跟踪（Vth Tracking; Threshold Voltage Tracking)算法，该机制能够在完全读不出数据的情况下做最后的抢救，将数据转移到别的存储单元（block）中，不让数据损坏。

针对类似的技术补偿，各家NAND原厂技术和需求不同，所以慧荣和每家都保持密切合作与探讨，以保证控制芯片在搭载不同原厂NAND产品时能更好地发挥作用。

未来汽车上的存储芯片越来越多 

消费类电子市场疲软，让不少芯片厂商把目光转向了依旧火爆的车用及工业市场。而慧荣科技在车规和工规产品线上已深耕多年，据悉早在6年前就已投入车规产品的开发，在AEC-Q100、ASPICE Level 1/2/3 ISO26262、ISO21434、IATF16949等车规上都陆续拿到认证或正在申请中。

目前电动汽车的加速普及，给存储芯片开辟了一个全新的增量市场。过去大部分人认为，汽车中并不需要很多存储芯片，然而现在除了GPS、地图、导航、音乐等车载娱乐信息系统（IVI），在比较高端的车中，仪表板等部件都开始采用大屏幕，实现了数据化，而这些都需要存储芯片。

展望未来，电动汽车将进入更先进的自动驾驶时代，“在L2-L3等级的ADAS功能中，都需要eMMC或UFS存储主控芯片，根据车型和级别的需要数量从8个到40个不等。”苟嘉章说到，另外在汽车计算架构转向采用集中式计算(central computing)后，汽车正快速演变成为一台移动式数据中心，需要集中式运算存储系统(central computing storage system) 以非常快速的速度做存储和AI计算，决定什么数据需要回送到云端、什么数据本地存储。

慧荣车规级产品方案支持基于PCIe的SR-IOV（Single Root I/O Virtualization）技术，利用虚拟化技术可实现更强大的软件功能及更轻松的远程管理，并且能够经由导入 SSD 主控芯片的专用虚拟功能 (VF) 以高速、直接独立连接到每台虚拟机 (VM)。在未来汽车的应用上，透过PCIe的SR-IOV技术以多个实体与虚拟架构，在集中式架构将多个 ECU 模块直接连接成单一车用SSD。

据称，在未来汽车产业中，这类应用将是各大厂商密集竞争和实现技术差异化之处。

当前慧荣在汽车市场的销售占总收入较小(约5%左右),但苟嘉章期待在2024年会有大幅成长。据悉慧荣与全球多家汽车大厂都有合作，包括日本的本田、丰田、日产；欧洲车厂宝马、奥迪等也在积极争取合作；电动汽车厂商方面，特斯拉、Waymo、通用汽车等也是慧荣的客户；中国市场方面，慧荣正与德赛西威合作，苟嘉章也表示期待中国电动车市场的蓬勃发展，能够带动慧荣在车规级应用中的成长。

不同地区，对数据中心方案的需求不同 

数据中心和服务器近年来需求旺盛，虽然在2022年的三、四季度受行业景气影响，出货量有所下降，但在一些新兴国家市场，如东南亚、非洲、印度、南美等，服务器需求在第四季度依旧强劲。展望2023年的服务器市场，全球大型数据中心企业的市场预测目前都非常正面，因此苟嘉章相信，三四季度的出货下滑是需求的短时间修正，“这是好现象，因为并不是需求破灭了，而是要对现有存货进行消化，等待市场改善。2023年初，数据中心的需求会重新开始启动。”

2015年并购上海宝存科技后，该公司便成为慧荣在数据中心领域中国大陆的据点，客户包括阿里巴巴、百度、今日头条等。在企业级市场上，目前全球排在前面的还是几家北美大厂，中国厂商份额不到20%。慧荣采用不同的策略来争取不同的客户——

• 并购宝存是因为中国市场对企业级SSD解决方案的旺盛需求，但中国互联网企业需要的都是成品解决方案。所以慧荣在中国企业级市场，主要依靠子公司宝存提供完整解决方案，而不是销售主控芯片；
• 北美市场与中国市场不同，以销售企业级SSD主控为主；
• 深圳地区与整体中国市场又有不同，一些企业开始自研企业级存储方案，所以需要单独购买主控。苟嘉章表示，“他们有能力进入这个市场，我们也积极提供服务和主控产品。虽然目前体量较小，尚不具备具备实力与这个市场上的巨头一争长短，但在未来5年，我们相信中国的企业级SSD市场将蓬勃发展，竞争也会日趋激烈。”

“过去两年，我们的SATA产品做得相当不错，但PCIe Gen4并没有达到预期。”苟嘉章表示，这主要是因为三星、英特尔等大厂已经在Gen4市场占据有利地位，但Gen5企业级产品对所有公司来说都是新起点，籍由性能良好的主控制芯片和数据上的优异表现，让慧荣有望进入北美和中国数据中心厂商供应链。

目前，慧荣科技在数据中心布局的产品除SATA、PCIe gen4、PCIe gen5外，还有可以用到在全闪存阵列(All-Flash-Array)中的Gen5 Dual Port。据介绍，该产品是慧荣在过去5、6年中默默耕耘、自己开发的，明年将登陆中国市场。对于整个数据中心未来发展，慧荣表示长期看好并在持续投资这方面的人才和技术。

UFS是否将取代eMMC？

从慧荣2022年目前的营收占比来看，UFS的成长远大于eMMC，这是因为今年在中国区eMMC的需求和年初的预测有较大差距。不过最近一段时间，慧荣看到了市场复苏的迹象并已经开始积极出货，“这表示每家企业都认为中国疫情防控政策的改变，将给产业带来一个更开放的环境，这是一个好消息。”苟嘉章说到。

eMMC闪存过去普遍应用在智能手机中，然而随着UFS技术的出现，现在即便在低端手机中也没有太多采用eMMC的了。目前eMMC的应用主要下沉到机顶盒、智能电视、IoT设备以及汽车产业。

苟嘉章表示，eMMC本身的应用面相当广，慧荣在这项技术上也花了很长时间布局，目前在中国的都是15-20年的“老伙伴”，如今耕耘慢慢迎来了收获。除了中国本地市场，这些合作伙伴也与慧荣协作，将产品推广到了海外市场。

NAND原厂之所以不愿意在低容量eMMC上再做投入，因为这项技术已经不再符合他们的开发成本要求，尽快转移到高端eMMC或UFS产品线上。如此一来，eMMC市场空出来的巨大空间，让有实力的中国模组厂商能够成为主要供应商。

UFS闪存目前则主要针对中高端手机市场，未来预计也会应用到汽车产业。其他消费电子产品上，英特尔下一代平板以及较低端的笔记本上都会用到UFS，可见无论是x86架构还是Arm架构的产品都有一部分会采用UFS产品。但苟嘉章认为，主流笔记本电脑还是会以PCIe闪存为主。

Maxlinear与慧荣科技的合并

回到大家普遍关心的并购问题上，苟嘉章表示，本次两家公司的合并主要是基于财务上的考虑。另外，对于当前的全球IC设计行业，公司的规模和体量正变得越来越重要，两家公司合并后，营收规模将超过20亿美元，一跃成为成为全球前十大IC设计公司。

“对于慧荣来说，作战能力和成长空间会更大。”苟嘉章说到，两家公司并没有产品线上的重叠，在将来公司运作上不会有太大改变，在企业层面上则有了更多合作的机会，“尤其MaxLinear在Wi-Fi、安全加速器等技术上的积累，能够增加慧荣在企业级产品上的竞争力。”