苹果评估新品,QLC NAND能否进入主流市场?

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(文/陈炳欣)近日,业界有消息称,苹果、OPPO等厂商正考虑在1TB大容量的智能手机型号中采用QLC NAND闪存,而非以往主流的TLC NAND闪存。

作为新推出的产品,QLC NAND闪存曾在2018年引起一波热议,但此后并没有迅速占领市场成为主流,目前只在PC OEM、消费级固态硬盘和U盘等消费电子产品中使用,而未进入手机、数据中心等产品当中。此次,苹果、OPPO新产品的评估,QLC NAND 闪存是否有机会进入主流市场?QLC NAND的进一步发展将对闪存领域产生何种影响?

2024或成QLC NAND主流市场元年

根据供应链的最新消息,苹果公司可能会调整新一代iPhone的存储策略。目前的iPhone15等机型采用的是TLC NAND 闪存方案。苹果将会在后续机型中进一步扩大存储容量,达到或超过1TB。据悉,苹果正在评估在这些机型中使用QLC NAND 闪存的可行性。另有消息称,OPPO等国产手机品牌也在进行QLC NAND闪存的相关产品认证。

QLC是指每单元可存储4bit信息(4bit/cell)的NAND闪存技术类型,其与SLC(1bit/cell)、MLC(2bit/cell)、TLC(3bit/cell)相比,在存储密度、成本上具有明显优势。资料显示96层3D QLC NAND单Die能够做到2TB左右。这也意味着在存储容量相同的情况下,QLC使用的单元数量更少,从而可以大幅降低生产成本。当然,QLC 闪存也存在一些明显的劣势,比如在擦写寿命方面,QLC NAND仅能够达到150次,与TLC的500-1000次相比,再次大幅降低。此外,还存在可靠性较低、写入速度较慢等问题。

2018年,随着NAND闪存从平面走向三维,QLC NAND产品被推出,并引起一波热潮。但是QLC NAND闪存目前只在PC OEM、消费级固态硬盘和U盘等消费电子产品中拥有了一部分市场份额。这部分市场的特点是数据存储的容错率更高,对价格更加敏感,因此倾向于采用更大容量、更低价格的QLC NAND。但QLC NAND一直没有进入智能手机、数据中心等主流存储市场。

那么,此次苹果、OPPO对新产品的评估,是否有机会让QLC NAND闪存进入主流市场呢?集微咨询资深分析师钱禹认为,苹果对于采用QLC NAND闪存存在一定动机。一方面,从TLC 改采QLC大约可以降低20%~30%的成本,随着手机存储容量的持续扩大,QLC NAND的成本优势将会更加明显。另一方面,本轮存储周期NAND闪存价格已经开始反弹,未来存储器的价格将进入上行阶段。苹果对存储器的采购量庞大,即使单颗芯片价格有所下降,最终的采购成本也能大幅降低。OPPO的采购逻辑也大致相似。

至于QLC NAND的擦写寿命和写入速度等问题,SLC、MLC、TLC、QLC,乃至未来可能还会推出的PLC、HLC……闪存技术一路走下来,整体的可靠性、寿命指标是逐步走低的,这是NAND闪存架构天然属性所决定的。但并不代表QLC NAND闪存的就难堪大用,从闪存硬件,到主控、算法,再到软件优化,都会对最终的用户体验产生重要影响。如果苹果一旦决定执行这一计划,以苹果的设计能力,相信会将QLC NAND的短板降到最低。

国科微副总裁康毅则判断,QLC NAND 逐渐会成为市场主流,今年甚至有望成为QLC NAND 进入智能手机、数据中心等主流市场的元年。主要原因是用户对大容量存储的需求和性价比要求提升。另外,从行业上游开始也在推动QLC NAND 在产品性能和良率上进行改进。

替代HDD与TLC进行时……

事实上,目前几大闪存厂商都有QLC NAND的产品推出。2018年热潮期间,三星、美光、东芝、西数等都发布了96层 QLC NAND。长江存储也于2020年推出业界首款128层QLC NAND闪存。2021年,三星在发布176层 QLC NAND闪存中,大幅提升写入速度,达到320MB/s。这使QLC NAND的写入速度较大程度上超过机械硬盘(HDD),为QLC NAND闪存替代机械硬盘提供了基础。2022年SK海力士在Tech Field Day 技术峰会上展示192层QLC NAND闪存。去年,三星更是宣称正在开发超过1000TB,即PB级的QLC NAND固态硬盘SSD。

分析存储巨头热衷于QLC NAND闪存的主要原因:一是全球闪存产能增加,供应充足,闪存价格、固态硬盘价格持续下跌,市场竞争变得更加激烈,厂商必须降低成本,提升自身在闪存、固态硬盘领域的竞争力。二是近年来全球都在加大半导体技术的研发、制造投入,持续推出新的技术和产品是巩固行业地位的必须条件。

而随着闪存厂商的推动与技术上的逐步成熟,未来几年QLC NAND闪存的应用范围与市场份额将会得到进一步扩大。数据显示,QLC NAND闪存的出货量2024年上半年有望占到NAND整体出货量比重的19%~20%。

TrendForce集邦咨询分析师敖国锋认为:“目前QLC NAND的效能已足够应对消费级产品使用,尤其在消费级SSD领域中,未来QLC 的出货占比有机会增长至5成。”从市场反馈情况来看也是如此。消费级SSD根据性能档位分为高端和中低端产品,QLC NAND面世初期,由于较低的NAND颗粒性能,一般定位于中低端消费级SSD产品,产品定价低于TLC SSD,走极致性价比产品路线,获得不错销量。如今QLC NAND颗粒在接口速度,SLC block模式下读写性能等参数已不输于TLC NAND。对零售、渠道SSD用户,还是PC OEM用户,QLC SSD都将是一个不错的选择。

至于企业级SSD应用,敖国锋认为QLC的确能取代部分机械硬盘在云端服务上的应用,但由于QLC企业级硬盘和机械硬盘价格差距仍大,目前仍无法完法取代机械硬盘于服务器的使用。

钱禹认为,从未来发展看,如果苹果采用QLC NAND,那么必然会起到很强的示范作用,后续将有更多厂商跟进。预计QLC NAND将会率先在大存储容量如1TB、2TB的智能手机中得到应用。而在512GB、256GB容量的手机中,厂商仍会采用TLC NAND。至于数据中心则要视具体应用场景而定,对于一些冷数据的存储,QLC NAND存在替代机会,那些存储热数据的服务器大概率不会采取QLC NAND方案。

中国企业:市场变化意味着机会

随着QLC NAND的应用逐渐铺开,新产品新技术的出现势必会对原有市场格局造成一定影响。这对于国内企业来说,也将获得一次难得的发展机会。

敖国锋指出,中国企业已量产QLC NAND,随着未来QLC提升在手机及笔电的出货占比,国内的控制IC及模块厂为了满足国内市场需求而提升主控技术及扩大出货数量。康毅也建议相关企业应及时进行产品升级、产业链升级。

此外,QLC NAND闪存的生产需要先进的工艺和设备,这为中国企业提供了一个新的发展领域。通过投资研发和生产QLC NAND闪存,中国企业不仅可以满足国内市场需求,还可以开拓国际市场,与全球领先的存储厂商竞争。

然而,也有专家指出,QLC NAND闪存技术还处于发展初期,存在一些技术和市场挑战。例如,如何提高QLC的寿命和性能、如何进一步降低生产成本等问题都需要解决。因此,中国企业在进入这一领域时,需要充分考虑自身的技术实力和市场定位,制定合适的发展战略。

总体而言,QLC NAND闪存的应用为中国企业带来了巨大的发展机会。通过积极参与这一技术的研发和应用,中国企业有望在未来的存储市场中占据一席之地,实现技术和经济的双重突破。

责编: 张轶群
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