作者:AplusFlash Technology(美国)总裁李武开,4D-NAND发明者
1987年,当日本东芝半导体开始量产「快闪之父」Fujio Masuoka博士所发明的史上首颗2D-NAND闪存后,它很快成为举世公认的「半导体硬盘」SSD的代名词。紧接着,当世界快速地迈入大数据丶互联网丶后计算机行动时代后,由于新兴市场的巨大需求,加上东芝快闪的独特优越架构,其容量和产值均增加神速,甚至超越了「摩尔定律」。往后卅年内,每1.5年均能持续地保有惊人的倍数成长,对世界半导体作出了巨大贡献,也奠定了东芝在快闪行业中崇高的开山祖地位。
但东芝高层并没有给他足够的荣誉和奖赏,因此在服务21年后,于2004年愤而辞职。并在2008年控告其老东家需补偿他800万美元的奖金,最后仅以80万美元,区区十分之一的金额草草结案。
在2013年美国圣荷西国际快闪高峰会(FMS)的千人大会上,终于还给Fujio Masuoka一个公道,颁给他一个最高荣誉的「终生成就奖」。2016年当NAND 的年产值超过400亿美元,不仅取代旧龙头DRAM,变成半导体第一,又在单位容量卖价上打败了称霸多年的「机械式硬盘」HDD,登上了另一个历史高峯。因此2017年春节年假尚未结束时,突然传来东芝有意快速出售其高利润的NAND快闪部门,来补偿其在美国核电厂投资巨额损失的不寻常举动,马上卷起了千层巨浪,更深深震撼了全球内存产业。
东芝NAND快闪释股的战略分析
1)第一轮对任何买家均不设限,有利炒股测水温之嫌:
在今年三月投标日截止之前,总共吸引了约十家美丶日丶韩丶台等大咖企业前来抢亲,其过程中,以鸿海单独出资3兆日元天价的聘金,成了全球最吸睛事件。
2)第二轮设下以「美丶日买家为优先」,大辣辣地防中丶台丶韩等买家:
笔者猜这是日本官民基金INCJ,在第一轮确定世界排名第一的美国「无工厂设计公司」博通等出资 2.5兆日圆,已远超出其预定金额后,所推出的有排中丶台丶韩等岐视条款。
但若因此粗浅地认为东芝释股不排美,不防美也是站不住脚的。证据一是东芝和其伙伴威腾已合盖了几座NAND厂,但全部建在日本,美国一座也没有;证据二是五月中旬的传闻,INCJ已在运作组成「全日系买家」,但因兆元聘金实在过于庞大,不易在短期内统筹成功,可能被迫延长第二次决标截止日期至今年六月。
东芝快闪释股交易的「井外观点」
在创新领域英文有一句老话,叫做「Out-of-Box Thinking」,译为「井外观点」或创造性思维,以别于「井内观点」。「井外观点」强调其看法敢于创新,从井外海阔天空无拘无束、较独立的条件下来透视问题。
1)东芝快闪释股事件,应定位为一般大商业行为, 不能和「国安问题」画上等号:
因为NAND有关的技术专利发明,仍属商业层次,均详细地公开于世界各国专利局,实无机密可言,因此国安问题,不能被过度放大,进而扭曲了其商业交易的合法性和透明性,模糊了焦点。
2)东芝快闪工艺有其优越性和局限性,无法吸引全球老玩家来抢亲:
证据是买家中缺了排名世界第一的三星、第四的美光和第六美光富爸爸英特尔,而仅排名第三的东芝伙伴威腾及排名第五的海力士,积极地和两大新玩家鸿海和博通作激烈竞争。
原因无它,东芝3D-NAND开发虽已耗掉十年,但真正量产尚属初始阶段,落后三星最少三年。另外,东芝工艺和三星丶美光相比,并不突出且无胜算把握之势。
3)东芝快闪工艺对中国而言,只是其众多发展中3D-NAND的另一个选项而已:
证据一是美国英特尔和美光,早在中国大连盖厂,生产第一类3D-NAND;证据二是韩国三星也在中国西安生产第二类3D-NAND;证据三是美国Cypress(赛普拉斯半导体),也在幇助中国紫光在武汉和南京发展第三类3D-NAND。
虽然前两种快闪,中国没拥有产品权,但其所布格局甚大,中国是全球唯一的国家,同时拥有三种当红3D-NAND,在其境内训练其国内工程师,对中国而言,东芝快闪的机密性和重要性,已相对薄弱,只是多一个选项而已。因此东芝以防止鸿海泄漏其机密至中国,来排斥甚至可能以鸿海子公司夏普为主导的日丶美丶台联军的抢亲,有涉「井内观点」之嫌,对鸿海来说有些和「国安问题」画上等号之意。
4) 东芝若拒绝鸿海集团抢亲, 其美国核电厂错误的决定, 可能重演:
因为鸿海新集团成员如苹果丶亚马逊丶戴尔丶及鸿海,均是快闪使用大户,若排斥此集团入股,絶对是阻碍东芝一个跳跃式成长的机会,其市场占有率,恐落后三星愈来愈远,有违其最大商业利益之虑。
5) 未来,谁主宰内存,谁就主宰半导体,不是CPU(中央处理器),也不是晶圆代工:
最近市场上,因DRAM和NAND报价爆涨,三星藉其内存龙头地位,几乎垄断式的高额利润,今年已有机会取代设计第一的英特尔,往后甚至有可能超越代工第一的台积电,成为世界半导体的新盟主。
总之,尖端快闪其技术门坎甚高,已不能如以往「井内观点」视之为一般烂价低利润商品(Commodity)。
未来趋势:「4D-NAND」释放了「3D-NAND」必要之恶的设计原罪
多年来寻找符合「上帝圣杯」条件的内存,乃半导体科学家梦寐以求的最高境界,但圣杯的条件又是什么呢?目前业界的具体共识条件有三:
第一,必需是非挥发性内存(NVM);第二是要具有如DRAM(VM)般的快速度(>250ns) 和高质量;第三要达成最高容量至少1兆位(>1Tb=1012 bits) 和最低成本(10-cent/GB)。目前3D-NAND在条件三居领导地位,但条件二由于其「必要之恶」的设计原罪,在内存评比上,不仅其读写速度最慢,数据质量也最差。
三十年来,针对达成条件二的设计目标,不管何类3D-NAND,均完全束手无策。井外寻找圣杯已成共识。
至2017年为止,已有两个新兴的非挥发性内存称为SCM(Storage-Class-Memory) 跃出台上,激烈角逐「快闪圣杯」。一为美光/英特尔自2016年开始量产的3D-Xpoint,二为威腾/东芝合作开发的3D-ReRAM。虽然宣称其读写速度是3D-NAND的千倍,但在系统上实质量测结果,只改进约十倍而已。
在条件三的成本计算上,目前已证明两者虽比DRAM便宜甚多,但仍旧远远不敌最低价的3D-NAND。在大存储(Mass-storage)巨大市场上,3D-NAND仍稳稳地保持其至尊地位。结果是3D-NAND丶3D-Xpoint丶和3D-ReRAM共存于不同应用上的场面,但「快闪圣杯」的寻找仍然落空,圣杯之?依然未解。
有别于对手,我们从「井外观点」出发,提出一个基本上「完全自主创新」的「3D-NAND+类DRAM」混合型的4D-NAND,来接受「快闪圣杯」三条件的检验。它最大的特征是启用了一个内隐「一时多任务」的平行架构,而3D-NAND只能执行「一时一工」。
若一时多任务在4D-NAND同时执行时,在速度上4D-NAND将比3D-NAND 快一到十倍。如同爱因斯坦「相对论」所述, 时间长度已不再是常数。等效上,时间在4D-NAND系统中变长了,事情就作多了;反之,时间在3D-NAND系统中变短了,事情就作少了。
总的来说,4D-NAND设计是集前端高速度「挥发性」DRAM和后端极低价「非挥发性」3D-NAND于一身,很巧妙地「释放」了前所述的3D-NAND「原罪」。 4D-NAND不仅前可攻传统极低单价的3D-NAND市场,后也可攻高单价新兴的SCM市场, 堪称「一石两鸟」,可能是寻找已久的「圣杯」。
小贴士:
目前三星、东芝、晟碟(新帝)、英特尔、SK海力士、美光等六家的闪存产能已占据全球NAND闪存市场近九成的市场比重,随着晶圆物理极限出现,固态硬盘存储单元能够装载的内存颗粒逼近极限,于是有了世代的演进,来增加内存空间。如果用盖楼的方式比喻,2D-NAND是平房,3D-NAND是楼房,4D-NAND则是「3D-NAND+类DRAM」的混合型。
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