電子發燒友App
提起Flash存儲芯片，人們最先想到的就是市場容量巨大的NAND，往往會忽略掉NOR Flash。
Flash存儲芯片已經成為整個電子半導體產業鏈非常重要的一環，其中，NAND Flash的市場容量非常龐大。實際上，Flash不止有NAND，NOR Flash也是一個分支，但其市場容量相對較小。不過，隨著近些年各種新興應用的快速發展，NOR Flash的市場需求量和重要性日益突出，行業關注度不斷提升。?
01、NOR Flash簡介
NOR Flash具有芯片內執行（XIP）和高可靠性等特點，但壽命相對較短，其在1~16Mb的小容量應用方面具有很高的成本效益。
而與NAND相比，NOR的成本較高，容量小，且寫入速度慢，雖然NOR Flash的擦除和寫入速度相對較慢，但其讀取速度非常快，這也是它能夠在應用中安身立命的核心價值所在。
傳統上，NOR Flash主要用于功能手機、電視、機頂盒、USB Key等小容量代碼存儲。在功能手機時代，憑借NOR+PSRAM架構稱霸一時，其中，NOR Flash用來存儲代碼和數據，PSRAM 作為MCU和DSP執行運算時的數據緩存。
NOR Flash主要分為串行和并行兩種，串行NOR Flash的特點是接口簡單、輕薄、功耗和系統總體成本更低，雖然讀取速度低于并行的，但憑借高性價比，已成為市場和應用的首選。
制程方面，NOR Flash對先進節點的要求不高，一般采用55nm和65nm，最前沿的制程也就到45nm了，再進一步演進很困難。
02、市場格局
全球90%的NOR Flash市場被旺宏（Macronix）和華邦電子（Winbond）、Cypress（已經被英飛凌收購）、美光和兆易創新這五大廠商占據。高容量NOR Flash市場主要由Cypress和美光把持著，這類產品主要針對汽車、工控和航天應用；旺宏和華邦則以生產中等容量的NOR Flash為主，兆易創新早期依靠低容量產品切入該市場，正在向高端領域前進。旺宏、華邦和兆易創新這三家更專注于消費類電子產品應用市場。
近些年，在物聯網和消費類電子產品需求，特別是各種新興應用的帶動下，NOR Flash迎來了谷底反轉的契機，不僅中高容量價格穩定，低容量NOR Flash的價格跌幅也大幅收窄，特別是在TWS藍牙耳機大量出貨的帶動下，給NOR Flash帶來了巨大商機。這些給專注于消費類電子應用的廠商帶來了更多商機，特別是原本排名較為靠后的兆易創新，2019年就上升到了行業前三的位置。
來源：CINNO
2021年，兆易創新進一步鞏固了行業地位。
03、驅動力
由于NOR Flash容量小、成本高，一度被大廠邊緣化，但隨著5G、AMOLED和自動駕駛汽車等新興市場的快速發展，NOR Flash重新喚起了市場的關注。
TWS藍牙耳機
從2018年開始，在消費類電子產品市場，TWS藍牙耳機開始火爆起來，有統計顯示，到2022年，全球TWS藍牙耳機市場規模有望超過2000億元。
TWS藍牙耳機必須配備NOR Flash，這是因為其功能較多，為了存儲更多固件和代碼程序，就需要外擴一顆串行NOR Flash。
隨著TWS藍牙耳機功能的進一步增加，需要更多的存儲容量。以安卓手機用TWS藍牙耳機為例，一般采用8Mb或16Mb的NOR Flash，隨著功能增多，需要用到32Mb、64Mb，甚至128Mb的。
有統計顯示，2020年，新款AirPods的NOR Flash容量提升至256Mb，安卓市場在2019~2021年平均NOR Flash容量分別為16Mb、32Mb和64Mb，而相應的市場規模分別為675萬、2062萬和5099萬美元。綜合AirPods的市場規模，TWS藍牙耳機用NOR Flash的市場規模在2021年突破了2億美元。
AMOLED
由于工藝原因，AMOLED顯示存在亮度均勻性和殘像兩大難題，需要進行補償，補償方法分為內部補償和外部補償。內部補償的效果不好，難以解決殘像問題；外部補償則具有像素結構簡單，驅動速度快和補償范圍大的優點，是實際應用中的首選。
外部補償時，需要外掛一顆NOR Flash，以避免AMOLED面板的藍色光會隨時間消退的問題。在Full HD情況下，需要用8Mb的NOR Flash，而QHD則需要用到16Mb的NOR Flash。
AMOLED在智能手機當中的應用越來越普遍，這就帶動了中端NOR Flash需求的增長，其年復合增長率達到了24%。
TDDI
TDDI是觸控與顯示驅動集成的縮寫，它將原本分離的手機觸控IC和顯示IC整合成了SoC。而隨著技術的持續優化，TDDI芯片的成本不斷下降。
由于TDDI觸控功能編碼所需容量較大，無法一并整合進TDDI芯片，需要外掛一個4~16Mb的NOR Flash進行存儲，并輔助TDDI進行參數調整。
5G
5G也是NOR Flash的一大發展動力，目前，5G基站使用的NOR Flash，大約是1~2G的產品，全球能生產該規格產品的廠商并不多，目前，全球生產5G基站的廠商，大約有八成以上向旺宏下訂單NOR Flash。
由于NOR Flash可靠性更好，使得中高容量的NOR Flash在汽車電子中被廣泛應用。從最初的車用廣播需要1Mb的低端NOR，發展到中控系統搭載128Mb~256Mb的。
據IHS統計，2022年全球汽車電子市場規模達到1602億美元，其中增速最高的是ADAS，2022年達到214.47億美元，年復合增長率達到20.27%。ADAS系統中的導航、行車記錄、影像處理、車道偏移警示等功能，都需要采用512Mb或更高容量的NOR Flash。汽車電子市場的規模及其快速增長態勢將帶動NOR Flash等存儲器需求量大幅提升。?
04、市場動向
總體來看，2018 年之前，NOR Flash市場需求較為疲軟，而供貨商的產能卻在提升，導致2018年NOR Flash的價格進入下行周期。集邦咨詢的數據顯示，NOR Flash價格在2019年第三季度開始回升。從旺宏、華邦和兆易創新的營收增速也能看出這一趨勢，這三家的營收增速均從2019年第二季度開始好轉，第三季度的營收增速仍在提升，這表明NOR Flash市場進入上行周期。
預計未來中高端NOR Flash有望維持高價位，低端NOR Flash受cost-down系列低價產品上市，以及新產能陸續投產的影響，價格將下滑。
05、3D堆疊
近些年，3D芯片成為了業界應對晶體管密度提升與先進制程微縮高成本之間矛盾的首選方案，無論是芯片制造，還是封裝，無論是邏輯芯片，還是存儲器，在高端應用領域，都在向3D轉變。
特別是在存儲器方面，3D NAND Flash已經被廣泛采用，各大存儲器廠商都在將主要精力和資源投入到這方面的研發和生產。在這樣的趨勢下，市場容量不如NAND Flash，但又憑借其獨有的特性，在市場上不可或缺的NOR Flash，也開始向3D方向發展，不過與3D NAND Flash相比，3D NOR Flash仍然處于起步階段，只有行業頭部廠商，如旺宏和華邦電子，在大力投入研發，其它廠商多處于觀望狀態。
旺宏董事長吳敏求表示，NOR Flash制程發展到45nm已經很難再微縮下去，因為成本會大幅提升。但汽車電子和人工智能等新興應用需求將帶動NOR Flash市場持續增長，旺宏已投入3D NOR Flash研發，以應對制程節點難以進一步微縮的障礙。
據悉，旺宏在3D NOR Flash方面的創新包括投入垂直2T架構和低功耗制程技術研究，通過3D堆疊實現更高的存儲密度，采用micro heater技術提升產品耐久性。該公司計劃兩年內推出3D NOR Flash，預計采用45nm制程工藝。
據悉，旺宏在2Gb及4Gb先進NOR Flash技術方面已搶得先機，已經推出相關樣品，量產產品也會陸續問世。
工藝方面，旺宏推出了AND架構，這是一種早期的閃存電路技術，可提供位級訪問，類似技術已經應用于環柵 (GAA) 3D NAND 結構的堆疊工藝。
與典型的3D NAND閃存一樣，這種3D NOR堆疊單元是通過在氧化物和氮化物層的多層夾層中打孔，然后填充深孔來形成的。不過，旺宏的實驗架構不是由多晶硅構成的均質圓柱體，而是由幾個不同的異質結形成的，其中兩個是 N+ 摻雜的，用作多個堆疊晶體管的源極和漏極，中間由氮化硅絕緣體柱隔開。?
圖：3D AND Flash結構
在AND結構中，每個晶體管都具有成對的源極線和正交的漏極連接位線。源是單獨解碼的，而不是有一個公共源。多晶硅“插頭”連接每個堆棧中晶體管的源極和漏極。
最初，旺宏是在一個8層結構上開發的，已經完成了34層堆棧的工作，這似乎是可行的。旺宏認為，在70層以上時，該公司提出的3D NOR Flash將挑戰20nm半間距的兩層交叉點相變存儲器。進一步的改進可能來自鐵電存儲器晶體管，它允許更低的電壓操作和更快的寫入速度。
華邦電子也在45nm制程NOR Flash方面投入了巨資，容量大概是32Mb - 2Gb。
華邦電子認為，對于NOR Flash而言，45nm很可能是最后一個技術節點了，與之相比，SLC NAND Flash還有制程微縮空間，在24nm之后，至少還可以進一步微縮一代制程。
相對于旺宏，華邦電子雖然也在先進NOR Flash方面進行投資，但力度似乎不如前者那么大，后者更側重于采用先進制程的NAND Flash的研發。因為自從2008年45nm制程NOR Flash出現后，就再也沒有更先進制程的產品出現，其制程進一步微縮的難度很大。
06、結語
相對于NAND Flash，“小而美”的NOR Flash優勢作用越來越凸出，其市場需求量正在隨著各種應用的發展而增加。
市場關注度和需求的提升，使得各大NOR Flash廠商有了進一步加大研發投入力度的動力和積極性，相關產品和新技術演進更具活力。
市場需求帶動NOR Flash制程工藝技術繼續演進，龍頭企業開始探索類似于NAND Flash的3D堆疊架構技術，這對于市場容量相對較小的NOR Flash而言，具有更強的象征意義，隨著應用的進一步發展，NOR Flash的市場規模是否會有較大幅度的提升呢？拭目以待。
編輯：黃飛
?
工商網監
評論