國內發展Nor Flash正當時_風聞
半导体行业观察-半导体行业观察官方账号-专注观察全球半导体最新资讯、技术前沿、发展趋势。2020-04-15 11:28
曾經NOR Flash由於容量小、成本高等缺點，一度被存儲大廠邊緣化，但是由於5G、IOT、AMOLED和智能汽車等下游市場的快速發展，再次受到廠商的重視。提到NOR Flash大家首先想到的國內排名第一的兆易創新，但除了兆易創新之外，還有許多中小廠商在這個領域“摸爬滾打”，瓜分剩餘10%的NOR Flash市場份額。NOR Flash屬於利基存儲，市場競爭和技術門檻較低，是新入者切入存儲領域的最佳選擇。
NOR Flash重登歷史舞台
NOR Flash即代碼型閃存芯片，主要用來存儲代碼及少量數據。與主流的 NAND Flash相比， NOR Flash容量密度小、寫入速度慢、擦除速度慢、價格高，但是NOR Flash由於其地址線和數據線分開的特性，不必再把代碼讀到系統RAM中，應用程序可以直接在NOR上運行（XIP, eXecute In Place），且NOR Flash 還具備更快的讀取速度、更強的可靠性和更長的使用壽命， 這些因素的存在也註定了NOR Flash不容易被市場淘汰，甚至正在重登歷史舞台。
根據Morgan Stanley研究報告評估，預計2020年NOR Flash全球營收較2019年相比將迎來3%的增長，NOR Flash產品將有望迎來更多增量需求。
**增量需求一：智能手機屏幕。**如今智能手機採用 AMOLED屏幕和全面屏設計已是大勢所趨，隨着國內的AMOLED屏幕量產已提速，AMOLED 在手機上的滲透率會逐年提升。而我們知道，AMOLED需要外掛一顆 8Mb（Full HD）或32Mb（QHD）的NOR Flash進行光學補償；全面屏手機傾向於採用TDDI方案，需外掛一顆NOR Flash作為儲存觸控功能所需的分位編碼。
**增量需求二：可穿戴設備&IoT模塊。**在IoT日益爆發的今天，每一個IoT設備中都至少需要外掛一顆Flash來存儲程序以達到更智能的效果，而NOR Flash的高可靠性、快速讀取使其比NAND Flash更適合成為IoT設備代碼存儲的方案。據產業鏈調研，在可穿戴設備中僅應用於TWS耳機的NOR Flash市場增量有望在2021年突破2億美元；另外IoT模塊主要包括蜂窩版和WIFI版，應用於該市場的NOR Flash市場規模有望在2021年接近2億美元。這一需求也成為NOR Flash增長的主要驅動力。
**增量需求三：智能汽車&5G基站。**隨着FPGA和SoC在5G基站中被廣泛使用，而在存儲 FPGA 配置圖像和SoC啓動代碼方面，NOR Flash存儲器可在初始響應和啓動時提供高可靠性，並具有低時延，同時能在市場上存活10年或更長時間，比NAND和SD卡更受歡迎。而且單個基站就要使用6顆以上NOR Flash，用量超過5Gb。所以應用於5G基站的NOR Flash市場規模也將迅速增長。
智能汽車的需求也越來越大，從汽車各配件來看，小到汽車攝像頭，大到高級駕駛輔助系統(ADAS)都會對NOR Flash產生一定量的需求，從普通汽車、半自動駕駛到全自動駕駛汽車，車載攝像頭的個數從4個提升到6個，NOR Flash的使用量也成倍增長。
NOR Flash格局正在變化
自2010年開始，NOR Flash市場經歷數次洗牌。2017年隨着Cypress和美光均宣佈退出低端 NOR Flash市場，之後便形成了持續至今的五強競爭格局。在NOR Flash領域，全球前五大供應商佔據90%以上產能，而兆易創新作為國內的最大的NOR Flash廠商正在不斷改寫五強的排名格局。
據CINNO Research 對2019第二季度存儲產業研究報告顯示，兆易創新在NOR Flash領域超越美光，以13.9%的市場份額首度站上全球第四名的位置；到2019年第三季度兆易創新Nor Flash市場份額更上一層，提升到18.3%，超越賽普拉斯排名全球第三，前二名分別為華邦電子和旺宏電子。
西部證券深度研究指出，出現這種情況的原因主要有兩個，一個是車用電子和工業市場的 NOR Flash需求比較一般，美光和Cypress的NOR Flash產品主要應用於這兩個市場，而消費電子市場需求提升明顯；第二個原因是旺宏、華邦電和兆易也在不斷向車載、工控等市場滲透，美系廠商在市場競爭壓力下已有徹底退出NOR Flash市場的想法，產能規模有不增反降的趨勢。
而兆易創新在國內晶圓廠的支持下，在國內TWS耳機等多個下游市場爆發的拉動下，產能和需求均有保障，2019年度，兆易創新的NOR Flash產品累計出貨量已經超過100億顆。兆易創新的產品成功打入蘋果供應鏈，使其吃到了NOR Flash在TWS耳機行業的最大蛋糕，去年TWS耳機的需求高漲為兆易創新的NOR Flash業務貢獻超過10%的收入。據瞭解，兆易創新提供了從512Kb至512Mb的系列產品，涵蓋了NOR Flash市場的大部分容量類型，電壓涵蓋1.8V、2.5V、3.3V以及寬電壓產品。
目前兆易創新的NOR Flash產品工藝處於行業內主流技術水平，工藝節點主要為65nm，同時有少量55nm工藝節點產品。2020年公司將實現55nm工藝產品全面量產，保持中低端市場持續競爭力，加大研發力度推進大容量、高性能、高可靠性產品，提高高端產品市場佔有率，持續提高公司在NOR Flash市場競爭優勢。
國內存儲廠商紮根NOR Flash
作為電子系統的糧倉，存儲芯片的重要性可以用一句話形容“以行軍打仗作比喻，發展存儲芯片可謂是兵馬未動糧草先行”。因此，由於存儲芯片的重要性和廣闊的市場空間吸引了一大波國內中小廠商的聚集，在NOR Flash領域，除了兆易創新之外，還有很多國內中小廠商也在暗暗發力，瓜分NOR Flash剩餘的10%份額。
武漢新芯集成電路製造有限公司（“XMC”），成立於2006年，紫光集團旗下核心企業，專注於NOR Flash與晶圓級XtackingTM技術。XtackingTM技術是武漢新芯自主研發、國際先進的晶圓級三維集成技術平台。公司從2012年開始研發三維集成技術，是國內首家採用硅通孔技術（TSV）來生產圖像傳感器的製造商。
在Nor Flash領域，武漢新芯有深耕多年的代工業務，自2008年開始向客户提供專業的300MM晶圓代工服務。他們近年來還着力打造自有品牌的Nor Flash，2017年，武漢新芯正式宣佈進軍自有品牌Nor Flash，致力於開發高性價比的SPI NOR Flash產品。武漢新芯在此前還推出了業內領先的、使用50nm Floating Gate工藝打造的SPI NOR Flash寬電壓產品系列XM25QWxxC。
普冉半導體
普冉半導體（上海）有限公司（以下簡稱“普冉半導體”），成立於2012年，是一家非易失性存儲器、高安全存儲器以及高性能磁傳感芯片的供應商。普冉半導體定位是利基市場存儲器，目前主要覆蓋三方面產品，包括超低功耗SPI Flash，串行EEPROM以及面向金融高安全Flash。
聯合國內晶圓廠，普冉半導體致力於研發28-55nm超低功耗、高可靠性的NOR Flash存儲器產品，可用於傳統的消費類和工業市場以及新興的應用市場。普冉的NOR Flash產品具有極具競爭力的裸芯片尺寸和超高性能優勢，為MCP和MCU方案上提供了很好的選擇。
自2015年，普冉第一顆高安全性4Mb SPI NOR Flash 產品研發成果，截止2018年，普冉12寸Flash晶圓累計出貨量達10000片（6.5億顆）。
博雅科技
珠海博雅科技有限公司成立於2014年12月，由資深存儲器研發團隊創建而成。公司主營自主設計研發基於65-90nm/12英寸的核心高端通用閃型存儲器集成電路產品，研發團隊掌握存儲器芯片設計研發的核心技術,具有國際前沿產業動態把握和產品創新的研發能力,有成功開發及量產閃型存儲器芯片的經驗。
目前，正在研發的3.0V及1.8V，512 Kbit～256 Mbit高端通用芯片系列產品屬國家重點鼓勵發展的核心芯片，代表性產品SPI串行閃存已經完成研發設計，性能參數指標已全面通過客户的驗證，進入大規模量產階段。
芯天下
芯天下成立於2014年，是一家專注於存儲芯片的半導體高新技術公司。芯天下紮根中國，專注耕耘自有品牌（XTX 芯天下）。公司產品規劃不僅覆蓋了成熟的存儲技術路線，而且也已完成未來新型存儲器多點佈局。目前量產的產品包括SPI NOR Flash, NOR MCP, SPI NAND Flash, SD NAND Flash, NAND MCP等，主要應用於物聯網，顯示與觸控，通信，消費電子，工業等領域。
芯天下管理和研發團隊均擁有國際存儲器知名半導體廠商經驗，如飛索半導體、意法半導體、三星半導體、飛思卡爾等。研發人員佔據60%。團隊除了在存儲芯片上的垂直深耕，同時也在有序推進標準芯片大方向上的橫向擴張，即將在2020年推出通用MCU產品線。
近日，芯天下華虹集團旗下上海華力微電子有限公司簽訂戰略合作協議。在此之前，芯天下已與國內領先的半導體集成電路封裝測試廠商簽訂了戰略合作協議，就芯天下自主研發的多條存儲芯片產品線全面展開深度合作。
恆爍半導體
合肥恆爍半導體科技公司於2015年2月在合肥市註冊，致力於設計，開發和生產銷售先進半導體閃存芯片以及嵌入式閃存器。公司已和多家晶圓生產和封裝廠建立了戰略合作伙伴關係，共同開發NAND 、NOR閃存、EEPROM和其它新型存儲器產品;；同時合肥恆爍正與中科大合作聯合研發基於NOR 架構的人工智能(AI)芯片。
2019年7月16日，合肥恆爍半導體科技公司與中國科大團隊歷時兩年共同研發的基於NOR閃存架構的存算一體（Computing In Memory）AI芯片系統演示順利完成。這標誌着，具有我國自主知識產權，國內首創、國際領先的超低功耗存算一體的人工智能芯片在肥問世。
豆萁科技
四川省豆萁科技股份有限公司是一家專門從事高端閃型存儲器芯片設計及方案提供的高科技公司，總部位於"西部硅谷"綿陽市。公司提供NOR Flash、NAND Flash、Controller等產品及解決方案，與中科院微電子研究所是全面戰略合作伙伴，聯合研發抗輻照系列產品，為我國航空航天等高可靠應用領域提供具有自主知識產權的高性能存儲芯片。
中天弘宇
自2006年開始啓動研發工作以來，中天弘宇歷經10多年的努力，突破了多年來困擾半導體NOR閃存科技領域的技術瓶頸，最終完成了“4F² NOR閃存技術”——中國閃存的研發，成為一家全面完整擁有4F² NOR閃存核心技術和知識產權的企業。同時在半導體領域將NOR閃存技術提升到了一個全新的高度，此項技術填補了我國在該技術領域裏的空白。公司將這個擁有完整知識產權的4F² NOR Flash 命名為：中國閃存。
中天弘宇注於集成電路存儲芯片領域，目標是讓中國的存儲芯片從無到有；讓存儲芯片擁有完整知識產權；進一步完成NOR閃存向1X進軍，向3D NOR方向發展；依託自主研發的4F2NOR閃存核心技術，為用户提供Flash閃存、SOC芯片等產品，廣泛應用於物聯網、智慧城市、智能家居、汽車電子等領域。
復旦微電子
復旦微電子是領先的存儲器產品供應商，現擁有完整的NVM產品線。與優質的流片合作伙伴協作，向全球眾多客户提供高可靠的NVM產品，現主推四大產品線：EEPROM （容量1kbit-1024kbit）、SPI NOR Flash （容量0.5Mbit-256Mbit）、NAND Flash （容量0.5Gbit-8Gbit）和ASNVM （VCM Driver EEPROM / NNVM）。
易儲科技
深圳市易儲科技有限公司(簡稱易儲)成立於2017年，是一家專注於存儲芯片的半導體高新技術公司。易儲專注耕耘自有品牌（YC易儲），致力成為中國自主存儲芯片方案提供商。產品包括NAND MCP, SPI NAND,EEPROM,SPI NOR Flash、SDRAM、SSD固態硬盤主控等，主要應用於手機、平板電腦、車載設備、監控、POS機、家電、M2M、數據卡和機頂盒等終端產品上。
易儲科技的管理層、股東、核心技術骨幹均曾服務於國際存儲器知名半導體廠商，如飛索半導體、意法半導體、三星半導體、奇夢達、飛思卡爾等、東芝、博雅等 ，對存儲器行業的生存法則有着深刻的認知，洞悉行業趨勢及中國市場需求。
NOR FLASH的未來
每種半導體技術都將有一天到達終點。而NOR Flash正面臨性能擴展的瓶頸，並逐漸被更多的SLC NAND和新興存儲應用所取代。不過，業界專家認為，NOR Flash並不會完全消失，但必須轉而尋求其它應用需求…嵌入式NOR仍然可行，但是在擴展技術方面存在挑戰。
UMC業務管理副總裁Walter Ng表示，嵌入式NOR閃存的主流市場為40nm及以上，儘管該行業已開始朝着更小的幾何尺寸遷移。Ng説：“開發方面的重點是28nm。”
在嵌入式NOR繼續獲得收益的同時，業界正在開發幾種下一代存儲器類型，許多新的存儲器目標是取代傳統的嵌入式NOR。“諸如MRAM之類的新興存儲器很有希望，它們可以啓用新的應用程序；然而，與傳統的嵌入式閃存相比，新興存儲器可以大大降低總體成本，還有很長的路要走。” Microchip的Tiwari説。“掩模數量不是比較非易失性存儲器成本的有效方法。”
但是，嵌入式MRAM越來越受歡迎。例如，GlobalFoundries和Everspin正在為GlobalFoundries的22nm FD-SOI平台開發嵌入式MRAM技術。GlobalFoundries計劃將MRAM替換為嵌入式NOR，以實現緊密的流程-包括finFET在內的所有流程。
此外，三星還在其28nm工藝中製造了嵌入式8Mbit STT-MRAM。該設備證明了用於物聯網應用的eMRAM商業化的可行性。
另一種技術ReRAM也開始湧現，甚至準備即將離開實驗室研發階段。ReRAM在嵌入式領域具有顯着優勢，例如在速度和低功耗方面。松下是第一個將ReRAM技術商業化的公司。2013年7月，松下推出了8位MCU。該MCU集成了0.18微米ReRAM技術。
此外，松下和聯電在2018年5月舉行的國際存儲器研討會（IMW）上共同宣佈了ReRAM（嵌入式ReRAM）的開發狀態。並展示了具有8 Mbit（1 MB）存儲容量的嵌入式ReRAM宏的原型。他還表示，該產品正在開發中，將於2019年實現商業化。但如今松下已將其半導體業務部門剝離，具體進展尚不清楚。不過早在2017年，中芯國際已正式出樣40nm工藝的ReRAM芯片。
綜上，新興存儲技術的發展尚需時日，如今NOR Flash仍然是嵌入式領域的“香餑餑”。