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球王会网页版:芯人必读 一文看懂NOR Flash

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  1990年至今,全球半导体市场共经历了5轮周期,每轮周期反转的因素均有所不同。2015-2017

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  1990年至今,全球半导体市场共经历了5轮周期,每轮周期反转的因素均有所不同。2015-2017年,存储IC价格上涨是本轮周期的主要驱动因素,从2018年开始,存储IC价格大幅下滑,全球半导体市场再次进入下行周期。目前存储IC价格在底部徘徊,预计其价格的反弹将成为全球半导体周期反转的重要因素。

  闪存IC是最主要的存储IC,主要为NOR Flash和NAND Flash两种。半导体存储芯片主要分为非易失性存储IC 和易失性存储IC,其最主流的非易失性存储IC为闪存IC,而Flash又可以分为NOR Flash和NAND Flash。NOR Flash分为串行(SPI)和并行(parallel),串行结构相对简单、成本更低,随着工艺的进步,串行闪存已经能满足一般系统对速度及数据读写的要求,因此SPI NOR Flash基本上就可以认为是NOR Flash。

  存储IC是最大的半导体市场,NOR Flash仅占1%市场份额。根据WSTS统计数据,2018年全球半导体市场规模达到了4780亿美元,同比增长15.9%,其中存储器市场规模为1650亿美元,占比达到35%,是最大的半导体市场。根据IC Insights 2018年的数据,在全球存储IC市场中,DRAM和NAND Flash是最主流产品,两者市场规模合计占比达到98%左右;NOR Flash是利基存储器,市场规模占比不足1%,约为26亿美元。

  NOR Flash价格企稳回升,大厂业绩增速提升明显。2018年,NOR Flash下游市场需求较为疲软,而供货商的产能却在持续提升,导致2018年NOR Flash价格进入下行周期。根据集邦咨询数据,NOR Flash价格在2019第三季度开始企稳回升。从旺宏、华邦和兆易的营收增速也能看出这一趋势,三个行业龙头的营收增速均从2019Q2开始好转,2019Q3的营收增速仍在迅速提升,表明NOR Flash行业进入新一轮景气周期。

  兆易创新业绩在行业上行周期时弹性最大。从历史营收增速数据来看,旺宏和华邦电整体趋势保持一致,但华邦电的波动程度要弱于旺宏,这与两者业务构成差异有关,旺宏Flash营收占比超过60%,而华邦电Flash营收占比不到50%,华邦电的DRAM业务对其整体业绩有一定的平滑作用。兆易创新的Flash收入占比超过80%,其中NOR Flash收入比例超过70%,产品结构较另外两大龙头更为单一,在NOR Flash行业景气度上行时,公司业绩增长要快于另外两家龙头,更受益于行业景气度上行。

  NOR Flash缺点明显,却具备NAND Flash所不具备的优势。与主流的NAND Flash相比,NOR Flash容量密度小、写入速度慢、擦除速度慢、价格高,但是NOR Flash由于其地址线和数据线分开的特性,不必再把代码读到系统RAM中,应用程序可以直接在NOR上运行(XIP,eXecute In Place),且NOR Flash还具备更快的读取速度、更强的可靠性和更长的使用寿命,这些因素的存在也注定了NOR Flash难以被市场淘汰。

  NOR Flash霸主地位几度易主,行业数次洗牌。1988年,Intel公司推出了世界上第一款256Kbit NOR闪存芯片,开创了NOR Flash行业。2009年之前,飞索是NOR Flash领域当之无愧的霸主,然而其在2009年宣布进入破产保护,三星也从2010年开始不再推出新的NOR Flash,剩下的行业巨头——恒忆的NOR Flash业务也在2010年被美光收购。

  在2010年这波行业洗牌之后,美光以25%市占率成为NOR Flash领域第一霸主,厂商旺宏(、华邦电(2344.TW)在接收倒闭厂商订单后也迅速崛起。

  2010年之后,NOR Flash市场也是风云变幻:2015年Cypess和飞索合并;三星逐渐淡出NOR市场;2017年,Cypress和美光均宣布退出低端NOR Flash市场。2017年之后,全球NOR Flash市场被旺宏、华邦电、Cypress、美光和兆易创新垄断。

  全球五大供应商占据90%以上产能,兆易市占率持续提升。目前NOR Flash产能主要由中国、美国和中国垄断,合计占据全球9成以上份额。2017-2019Q2,旺宏、华邦和Cypress三者一直占据前三位置,不断争夺第一的宝座,而兆易创新的市占率在稳步提升。2019Q2, 兆易营收环比增长45%达7600万美元,一举超越美光首度站上第四名的位置。

  五大巨头专注的市场有所差异,美光和Cypress专注于工业市场、航天市场以及车用电子市场,旺宏、华邦电和兆易更专注于消费市场。

  下游市场对NOR Flash需求持续提升,NOR Flash迎来新春。NOR Flash由于容量小、成本高等缺点,一度被大厂边缘化,但是由于5G、IOT、AMOLED和智能汽车等下游市场的快速发展,再次受到厂商的重视。

  物联网相关产品及TWS等可穿戴设备的快速增长,是 NOR Flash需求增长的主要驱动力。一个典型的IOT模块,核心芯片包括处理器(MCU或SoC形式的AP)、外挂存储芯片(一般为NOR Flash或SLC NAND Flash)、通信连接芯片和传感器。目前的主流方案是‚MCU/AP+NOR Flash‛,而随着NOR Flash的应用场景扩展,对设备的智能程度要求上升,对NOR Flash容量的要求将会更高。

  在小米手环3的拆解图中,青色框的就是兆易创新的SPI NOR Flash,型号为GD25LQ32。也就是说,每一个IOT设备中都至少需要外挂一颗Flash来存储大量的数据以达到更智能的效果,而NOR Flash的高可靠性、快速读取使其比起NAND Flash更适合成为IOT设备代码存储的方案。

  IOT概念宽泛,预计2025年蜂窝物联网设备出货量将达到3.5亿。物联网的概念非常宽泛,TWS、智能音箱和智能汽车等都可以算入IOT,Strategy Analytics预测,未来几年5G物联网模块数量将快速提升,而5G蜂窝物联网设备内多数会内置NOR Flash,预计2025年蜂窝物联网设备单年出货量将达到3.5亿,为NOR Flash市场带来上亿美元的市场空间增量。

  AMOLED驱动方式较为复杂。OLED驱动方式分为无源OLED(PMOLED)驱动方式和有源OLED(AMOLED)驱动方式,无源OLED属于电压驱动型,驱动方式比较简单;有源OLED属于电流驱动型,除了由像素单元电路构成的矩阵显示屏以外,还应该包括驱动IC(行、列控制/驱动电路)、单片机控制电路等。目前无论是硬性OLED还是柔性OLED,基本上都采用AMOLED方案。

  AMOLED需外挂NOR Flash来补偿电流和亮度。较LCD 而言,AMOLED优点众多,但是亮度均匀性和残像仍然是它目前面临的两个主要难题,为了解决这两个问题,就需要用到补偿技术。外部补偿的数据和程序均存储于NOR Flash之中,由于晶圆代工厂端还无法提供OLED驱动IC内建eFlash,若现在将eFlash/eMTP加入制程中,新增加的光罩将导致成本过高,所以在成本的考虑下,采用以外挂NOR Flash方式。

  智能手机是AMOLED最主要下游市场,AMOLED渗透率快速提升。根据中国产业信息网数据,智能手机 AMOLED销售额占OLED面板总销售额的88%,OLED电视占7%,智能手表占2.3%。AMOLED(智能手机的可折叠OLED、柔性OLED和硬性OLED均为AMOLED)在智能手机上的渗透率快速提升,预计2019年将达到34%的渗透率。

  我们认为5G换机潮将推动全球智能手机销量的增长,根据IDC数据和我们的预测,预计2019-2021年全球智能手机销量分别为14.50、15.23和15.99亿部。随着中国AMOLED屏幕逐渐量产,AMOLED在手机上的渗透率会逐年提升,我们预计2019-2021年AMOLED在智能手机渗透率分别为34%、40%和50%,对应当年的NOR Flash增量规模分别为1.97、2.13和2.80亿美元。

  TDDI方案具备多重优势。TDDI即触控与显示驱动器集成,传统智能手机的触控和显示功能都由两块芯片独立控制,而TDDI最大的特点是把触控芯片与显示芯片整合进单一芯片中。与传统方案相比,TDDI方案具备多种优势:

  智能手机全面屏快速发展,带动TDDI芯片销量持续提升。自从iPhoneX推出以来,全面屏已经成了智能手机发展的大趋势,而采用TDDI方案可以实现显示屏超薄超窄化,因此TDDI在全面屏手机中渗透率快速提升。

  根据集邦咨询预测数据,2019年全面屏手机渗透率将达到55%左右,2021年全面屏手机渗透率将达到90%左右。由于AMOLED还未采用TDDI方案,目前TDDI方案全部应用于LCD屏幕,根据旭日大数据报告,2019年TDDI在LCD全面屏上的渗透率将达到80%,预计2021年将达到95%左右。

  智能手机TDDI方案将为NOR Flash市场带来超过5000 万美元增量空间。由于触控功能分位编码所需容量较大,无法一并整合进入TDDI IC当中,而须另外外挂一颗NOR Flash作为储存触控功能所需的分位编码。随着全面屏渗透率提升及配置TDDI的全面屏LCD比例的增多,再加上配置TDDI的AMOLED屏幕也即将量产,预计2019-2021年,智能手机TDDI方案将为NOR Flash市场带来4200、6300和8300万美元市场增量。

  TWS是True Wireless Stereo的缩写,也就是真正无限立体声。其工作原理是通过手机连接主耳机,主耳机通过无线连接副耳机,实现蓝牙左右声道分离。TWS技术与蓝牙耳机相结合,便产生了TWS蓝牙耳机这一新产品。

  TWS概念最初由苹果推出,迅速风靡全球。从2017年 iPhone取消3.5mm耳机插孔后,蓝牙耳机技术得到极大发展,但市场上产品品质一直参差不齐,直到苹果发布第一款TWS蓝牙耳机AirPods,行业生态才得到改善。AirPods支持苹果旗下的众多生态终端互联,如iPhone、iPod、iWatch等,受到消费者青睐。此后的AirPods 2、AirPods Pro不断迭代技术,加入主动降噪等。

  TWS耳机门槛极高,安卓阵营产品体验到了突破的关键时点。纵观这几年安卓TWS耳机的状况却不尽如人意,很多基本问题还没有很好解决。比如,连接稳定性问题,待机时间过短,话音延迟较大,音质差甚至配对问题,这些问题影响了安卓系耳机的发展。这些情况到今年出现转机,在各家芯片方案厂家的努力下,双耳直连的方案明显改善了耳机的连接体验,降低了连接不佳导致的功耗开销,续航得到了明显改善。三年多来安卓品牌市场的困境获得了明显的改观,产品体验到了突破的关键时点。

  苹果方案表现优秀,安卓厂商逐渐走出自己的路。安卓TWS耳机需要克服的第一关是双耳传输,TWS耳机由于去掉了手机以及两个耳机三者之间所有的连接线,由两个耳机通过蓝牙组成立体声系统,这种架构在技术上面临不小挑战。AirPods使用的是自己的方案(已申请专利),安卓厂商为了避免专利纠纷,纷纷寻求自己的解决办法。目前,安卓厂商主要有高通TWS+、恒玄LBRT和洛达MCSync等方案,这些技术方案的出现为安卓TWS 市场的爆发奠定了基础。

  蓝牙6.0将从协议架构上直接支持TWS。除了各家大厂在转发技术上面进行优化提升,后续还有BT协议升级之后带来的改善。蓝牙6.0协议将从协议架构上直接支持TWS特。