存储器技术与市场的连系

从去年下半年起，存储器的市场－包括NAND和DRAM－逐渐陷入供应短缺的状况。有人认为这只是单纯的市场因素，但我的看法是这是技术面因素所造成的短缺，短期内恐怕不容易纾解。

存储器厂商曾经有一段好时光。NAND和DRAM过去在制程、设备、市场都享有综效；NAND的制程早两代开发、量产，然后DRAM利用已开发NAND的晶体管基础制程加上电容部份，并且利用已生产过NAND的机器设备生产DRAM，一鱼两吃，而且客户往往是重复的。

但是NAND首先在制程上遇到瓶颈，无法继续微缩。幸好从3D制程找到出路，NAND的基础制程再退回40nm但存储器单元往上堆叠，密度继续提高。DRAM由于元件特性不同，无法使用3D制程，必须持续往微缩方向挺进。但是由于DRAM的储存元件是电容，其电容值(capacitance)正比于面积。当制程微缩，电容值以微缩尺度平方的速度下降，维持电荷于电容以记忆数据的时间以指数函数的方式下降。所以现在DRAM制程微缩的难度变得很高，看现在DRAM制程的命名1X、1Y、1Z就知道它会久久徘徊在10几nm，无法再享有过去摩尔定律的神奇表现了。

更糟糕的是，NAND和DRAM的综效消失了。这两种存储器必须为各自的研发和机器设备买单。DRAM由于制程微缩缓慢，增加产能的最快方法就是购买设备，但是现在制程已在10几nm，光刻机器非常昂贵。NAND虽然制程线宽较宽松，但要挖高宽比(aspect ratio)快速增长的深沟，在制程开发和新蚀刻(etch)、沉积(deposition)设备上也要大量投入。

存储器市场可能重回以前DRAM旧市场的景气循环模式：存储器公司利润丰厚，有资金挹注研发精进、产能大开，所以产品售价日益下滑，公司利润下降甚至亏损，无力支付新的研发及设备费用，因此产能增长追不上需求成长，供应短缺，产品售价又开始提升，一个景气循环走完一遍。

有人说电脑和手机的成长日趋饱和，存储器的市场成长日趋和缓，那是没想到新的市场正在悄然兴起。移动机具随着带宽的提升以及影片内容的传输、储存需求，以及 3D NAND 制程的成熟，NAND的容量将节节上升。另外，时兴的高科技，大数据、物联网、机器学习、无人驾驶、区块链等，那一种不是以大量数据的储存为基本要求。以区块链为例，其安全的要素在于分散式的重复储存，做到「一言既出，驷马难追」的不可否认效果，服务器存储器的需求是显而易见的事。物联网也是，数量如恒河沙数的传感器源源不断产生的数据需要区域储存，更需要中央储存来进一步处理。这些新科技产生的市场需求，将进一步带动传统以及新兴存储器技术的发展。