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摘要：在上海2019“汽车技术日”期间，美光科技嵌入式产品事业部工程总监刘群与商务拓展经理马烈伟先生介绍了对嵌入式内存及存储市场的预测。
关键词：DRAM;NAND;市场;嵌入式
1 存储和内存市场规模
如果把内存（DRAM、NAND、NOR）和SSD结合起来看，据市场调查公司Garnter和IDC分析，PC和互联网时代贡献了380亿美元市场规模，移动时代是620亿美元，2017年开启了数字经济时代，整个全球存储市场规模达到1280亿美元（如图1），而未来的机会是不可限量的。到2021年每年会产生62万亿GB数据。
1.1 业务驱动的增长
内存和存储市场有哪些驱动因素呢？美光公司分析了DRAM、NAND、3DXPoint和NOR，认为第一大驱动力是数据中心，2017年相关市场容量是290亿美元，预计到2021年增长2.1倍，达到620亿美元;第二是移动端手机，2017年是450亿美元，预计到2021年达到540亿美元，增长1.2倍。第三是汽车，2017年是25亿美元，预计到2021年增长2.4倍，达到59亿美元。第四是物联网，2017年是90亿美元，预计2021年增长1.7倍，达到160亿美元（如图2）。
1.2 2018年内存的细分市场
内存和存储包括DRAM、NAND和NOR、新兴存储和其他种类，主要分为两大类，一类是DRAM，即.内存，特点是易失性;还有一种是存储，特点是非易失性。
DRAM分为移动和非移动两类技术，据Gartner2018年第二季度的分析报告，2018年这两类技术的市场规模分别是380亿美元和660亿美元，总规模达1040亿美元，同比增长44%（如图3）
非易失性存储分为存储和非存储两类。存储可以是手机SD卡，或者是移动硬盘，2018年市场规模为210亿美元;还有一种是混合式存储，涉及系统重要代码及产品应用，2018年市场规模为430亿美元。这两种合计贡献了640亿美元，同比增长10%。
2018年内存市场的总规模是1680亿美元，占据半导体市场的份额接近一半，全球半导体市场的规模是4790亿美元，同比增长14%，而内存市场同比增长29%，可见内存市场的增长速度高于半导体市场的整体增长速度。
1.3 多元化終端市场的增长拉动存储需求
据美光科技分析，图4是针对DRAM和NAND市场在不同业务领域的增长情况。可见2013年PC领域保持一定的增长，但是增长率不是很快。相比之下，服务器领域的增长是比较迅猛的。同样，移动和专用领域（包括汽车、工业、图形和网络）的增长十分迅速。整个DRAM市场需求的年复合增长率达到20%。
NAND市场的主要需求来自于SSD，这部分的占比很高，大体上包括移动硬盘、企业端和客户端SSD，复合年增长率约40%～45%。
2 嵌入式内存和存储的市场趋势
主要有三大主流应用。
·汽车。用户期待互联，ADAS（高级驾驶辅助系统）的普及和无人驾驶汽车，以及可配置的虚拟驾驶舱，这三个方面体现最为明显。
·工业。三个热点是：工业物联网/工业4.0、可实时分析的边缘节点智能、物联网安全框架。
·消费类/互联家庭方面。热点是：4K/UHD逐渐普及、人工智能驱动家庭智能、OTT/IPSTB视频流、VR/AR用户体验。
·总体上，互联无处不在，产生更多人工智能（AI）和网络安全需求。以下为几个典型应用市场分析。
2.1 物联网大数据推动工业“智能边缘”需求
在智能边缘节点，从智慧工厂、智慧城市、智慧交通，到智能监控等每一个最边缘的节点，带有数据配置的工业设备通过智能网端和云服务器相连，产生海量的数据（如图5）。例如，互联汽车每天每辆大概产生4TB数据，每个石油钻井平台的工业行为会每天产生约10TB的数据等。这会推动数据在整个信息系统流动，催生智能边缘的数据处理和计算需求。
2.2 AI推动专业化智能安防
这包括三部分：智能IP摄像头，边缘服务器和智慧城市数据中心。
·据美光估算，预计到2021年，新的IP摄像头每天大概产生4.5EB的数据，全球约有400～500EB存储用于监控数据。
关于智能IP摄像头，每年有1.6亿个摄像头，其中28%达到4K摄像头，15%是智能摄像头。特点是边缘存储作为主储存，再加上深度学习以及AI推理。现在很多工厂已经使用智能摄像头。典型智能摄像头的存储单元包括32/64GBeMMC，4～8GBDDR4/LP4、256GB～1TB边缘存储。
·数据进入边缘服务器进行更深入的数据处理。AI级服务器需要32/64GBeMMC，32GBDDR4～16GBHBM2，4～8TBSSD。
·智慧城市数据中心支持全互联智慧城市，需要人工智能服务器/二级存储。应用案例：AI取证将实现5秒内从超过1000万张图片的数据库中搜索人脸。这需要持续的深度学习训练，以实现视频监控即服务，取证分析即服务。
智能安防会消耗更多的内存和存储，根据2017年的数据，每个摄像头消耗的DRAM达0.5GB，预计到2021年将达到8GB，4年内容量增长16倍（如图6）。另外，每个摄像头消耗的NAND在2017年约为0.25GB，预计到2021年将达到1TB。
2.3 自动驾驶对存储需求进行了重新定义
根据不同自动驾驶级别，L1驾驶辅助，L2是部分自动化，L3有条件的自动化到.5是全自动化。
不同的自动驾驶级别需要不同的DRAM内存。从L1/2每辆车所需的8GB到L3所需的16GB，到L5级别需要接近74GB（如图7）。同样地，到2025年L5级自动驾驶对于NAND的需求将达到每辆车1TB。 除了容量的需求增长，还有对于带宽的需求。存储密度除了，上述的8GB到1TB的容量变化，还涉及到速度的变化，这跟重新定义自动驾驶息息相关。从最早的L1-L3需要的eMMC，到L3-L4需要的UFS/PCle，UFS和PCle都属于高速串行，从技术设计来看，并行走线需要数据线将在系统中串行，会带来很多挑战。它们通过更复杂的逻辑管理模块，来降低对客户系统设计的要求，但是可以提供更快更高的带宽，将速度从百兆级别提高到干兆级别。未来可以看到PCle扩展性。
PCle竞争优势在于以较低的能耗提供2倍性能，eMMC的连续性能可达每秒120MB到320MB之间，UFS可达百兆级别，PCle可达千兆级别（如图8）。
对于1GB读写能耗的比较，可以看到PCle在同等容量条件下所需的能耗非常低（如图9）。
美光在汽车领域拥有领先的解决方案，拥有速度最高的低功耗DDR4，率先推出了汽车级GDDR6，以及适用于信息娱乐和仪表盘的第四代汽车级存储。
具体地，从美光内部研究来看，关于内存带宽方面，如果系统要具备一些智能，诸如人机交互、语音识别、手势识别，整个系统带宽达到10G，至少需要LP4这样的产品，如果用于支持自动驾驶，可能10GB的带宽仍不足够，需要到百GB。目前L2、L3采用的是数十GB，是LP4速度级别的产品。L4及以。上就需要100GB或者1TB的带宽，美光公司的GDDR6提供了这样的解决方案。
2.4 如何选择存储产品
基本上从这几个角度考量一速度、容量、成本，还有尺寸和设计等因素。
从存储的定义来讲，需要把握以下几点。第一是存储的容量问题，DRAM和NAND主要看带宽需求，速度的把控确定平台对于存储方案的选用。例如ADAS的算法速度会决定我们选用GDDR6或LPDDRx/DDRx，每一代产品所对应的速度范围是不同的，这是根据不同工业应用需要考虑的。速度确定之后发现，LP4或者是DDR4的主要区别在于，LP4是在较小的form factor（形状因子，即尺寸和形状）和低功耗情况下提供高带宽，DDR4更多地是可拓展操作。
从存储方面看，先要确定容量和速度接口问题，每一种存储需求是有一定的存储容量范围，可以纳入客户解决方案的考量。
另外还有成本问题，目前的存储技术主要是2D或者是3D，美光的PCleSSD具备1TB的存储容量，因为基于先进的64层TLC技术。
3 嵌入式的特点及美光的新产品
3.1 嵌入式产品需要长期供货保证
汽车、监控、工业等嵌入式领域的特点是：新技术的导入过程中，客户完成-项设计需要长期的产品服务供应。例如某种型号的汽车，厂商需要后续10年甚至更久的产品供应，作为卖方必须提供长期支持。为此，美光做了30亿美元的投资与承诺，将位于美国弗吉尼亚州的制造工厂专门打造成IATF认证的、实现长期供货的工厂，在未来20年为汽车、工业和网络行业保证高质量的供货，保证在产品制程节点中的稳定供货，将EOL/PCN变化降至最低。
与此同时，专注加强实验室建设和研发投入，支持NOR、NAND、DRAM的批量生产，能够制造20nm/1XnmDRAM和3D NAND，预计2019年第三季度提供验证样品，2020年第二季度投产。
目前，位于弗吉尼亚的Fab-6工厂处于扩建的第-阶段，规模将扩大60%，具备10.5万平方英尺的整洁室空间，基于F10X模式。
3.2 美光的新产品
首先是消费电子产品，美光有全球首个1TBmicroSD。现在的SD卡更薄，所以制造上面临着更大的挑战。美光以很小的封装实现1TB的存储容量，方法是采用了先进的96层3DQLCNAND技术，提供高达100MB/s的读取速度和95MB/s写入速度，同时该产品也满足了SD卡的性能规范和其他的速度要求。
此外，美光还推出了业内第一个1TB汽车级和工业级PCleNVMe闪存存储，即美光2100AI和2100AT3DTLCSSD系列。其基于美光的64层3DTLC技术进行研发。应用PCle接口，其读取速度比UFS2.1和SATA3接口快2倍以上，写入速度快1.5倍以上。与传统的PCle闪存的区别是，該系列是容量最高的小型闪存存储，提供16mmX20mm的BGA封装和22mmX30mm的M.2外形，支持-40C～105C的表面温度。
再有，125C的45nmNOR闪存产品组合。该产品是对美光原有产品线的补充。NOR的主要用途在于ADAS系统，因为ADAS需要快速启动。这种技术要求是很多存储技术难以具备的，而NOR闪存可以满足，这种需求，可以通过纳秒级的速度支持快速启动，同时具备耐高温和长期数据保留性能，读取带宽可以达到每秒400MB。
最后，AuthentaNOR闪存解决方案，提供内容与命令验证，实现芯片级的设备保护功能。因为有SHA256测量加速器，用户可以灵活地定义设置。同时提供了不同传输速率和电压的可选选项。
参考文献：
[1]郭祚荣.全球2018年DRAM产业预估预测电子产品世界，2017（10）：4
[2]迎九.存储器/嵌入式存储器的市汤机会电子产品世界，2018（4）：4
[3]王莹.车用存储器市场分析.电子产品世界，2017（4）：3
[4]迎九.NAND闪存市场持续高涨，2020年将超DRAM.电子产品世界，2017（10）：6
[5]迎九.本土部分存储器及存储控制器厂商的发展策略电子产品世界，2018（8）：14
关键词：DRAM;NAND;市场;嵌入式
1 存储和内存市场规模
如果把内存（DRAM、NAND、NOR）和SSD结合起来看，据市场调查公司Garnter和IDC分析，PC和互联网时代贡献了380亿美元市场规模，移动时代是620亿美元，2017年开启了数字经济时代，整个全球存储市场规模达到1280亿美元（如图1），而未来的机会是不可限量的。到2021年每年会产生62万亿GB数据。
1.1 业务驱动的增长
内存和存储市场有哪些驱动因素呢？美光公司分析了DRAM、NAND、3DXPoint和NOR，认为第一大驱动力是数据中心，2017年相关市场容量是290亿美元，预计到2021年增长2.1倍，达到620亿美元;第二是移动端手机，2017年是450亿美元，预计到2021年达到540亿美元，增长1.2倍。第三是汽车，2017年是25亿美元，预计到2021年增长2.4倍，达到59亿美元。第四是物联网，2017年是90亿美元，预计2021年增长1.7倍，达到160亿美元（如图2）。
1.2 2018年内存的细分市场
内存和存储包括DRAM、NAND和NOR、新兴存储和其他种类，主要分为两大类，一类是DRAM，即.内存，特点是易失性;还有一种是存储，特点是非易失性。
DRAM分为移动和非移动两类技术，据Gartner2018年第二季度的分析报告，2018年这两类技术的市场规模分别是380亿美元和660亿美元，总规模达1040亿美元，同比增长44%（如图3）
非易失性存储分为存储和非存储两类。存储可以是手机SD卡，或者是移动硬盘，2018年市场规模为210亿美元;还有一种是混合式存储，涉及系统重要代码及产品应用，2018年市场规模为430亿美元。这两种合计贡献了640亿美元，同比增长10%。
2018年内存市场的总规模是1680亿美元，占据半导体市场的份额接近一半，全球半导体市场的规模是4790亿美元，同比增长14%，而内存市场同比增长29%，可见内存市场的增长速度高于半导体市场的整体增长速度。
1.3 多元化終端市场的增长拉动存储需求
据美光科技分析，图4是针对DRAM和NAND市场在不同业务领域的增长情况。可见2013年PC领域保持一定的增长，但是增长率不是很快。相比之下，服务器领域的增长是比较迅猛的。同样，移动和专用领域（包括汽车、工业、图形和网络）的增长十分迅速。整个DRAM市场需求的年复合增长率达到20%。
NAND市场的主要需求来自于SSD，这部分的占比很高，大体上包括移动硬盘、企业端和客户端SSD，复合年增长率约40%～45%。
2 嵌入式内存和存储的市场趋势
主要有三大主流应用。
·汽车。用户期待互联，ADAS（高级驾驶辅助系统）的普及和无人驾驶汽车，以及可配置的虚拟驾驶舱，这三个方面体现最为明显。
·工业。三个热点是：工业物联网/工业4.0、可实时分析的边缘节点智能、物联网安全框架。
·消费类/互联家庭方面。热点是：4K/UHD逐渐普及、人工智能驱动家庭智能、OTT/IPSTB视频流、VR/AR用户体验。
·总体上，互联无处不在，产生更多人工智能（AI）和网络安全需求。以下为几个典型应用市场分析。
2.1 物联网大数据推动工业“智能边缘”需求
在智能边缘节点，从智慧工厂、智慧城市、智慧交通，到智能监控等每一个最边缘的节点，带有数据配置的工业设备通过智能网端和云服务器相连，产生海量的数据（如图5）。例如，互联汽车每天每辆大概产生4TB数据，每个石油钻井平台的工业行为会每天产生约10TB的数据等。这会推动数据在整个信息系统流动，催生智能边缘的数据处理和计算需求。
2.2 AI推动专业化智能安防
这包括三部分：智能IP摄像头，边缘服务器和智慧城市数据中心。
·据美光估算，预计到2021年，新的IP摄像头每天大概产生4.5EB的数据，全球约有400～500EB存储用于监控数据。
关于智能IP摄像头，每年有1.6亿个摄像头，其中28%达到4K摄像头，15%是智能摄像头。特点是边缘存储作为主储存，再加上深度学习以及AI推理。现在很多工厂已经使用智能摄像头。典型智能摄像头的存储单元包括32/64GBeMMC，4～8GBDDR4/LP4、256GB～1TB边缘存储。
·数据进入边缘服务器进行更深入的数据处理。AI级服务器需要32/64GBeMMC，32GBDDR4～16GBHBM2，4～8TBSSD。
·智慧城市数据中心支持全互联智慧城市，需要人工智能服务器/二级存储。应用案例：AI取证将实现5秒内从超过1000万张图片的数据库中搜索人脸。这需要持续的深度学习训练，以实现视频监控即服务，取证分析即服务。
智能安防会消耗更多的内存和存储，根据2017年的数据，每个摄像头消耗的DRAM达0.5GB，预计到2021年将达到8GB，4年内容量增长16倍（如图6）。另外，每个摄像头消耗的NAND在2017年约为0.25GB，预计到2021年将达到1TB。
2.3 自动驾驶对存储需求进行了重新定义
根据不同自动驾驶级别，L1驾驶辅助，L2是部分自动化，L3有条件的自动化到.5是全自动化。
不同的自动驾驶级别需要不同的DRAM内存。从L1/2每辆车所需的8GB到L3所需的16GB，到L5级别需要接近74GB（如图7）。同样地，到2025年L5级自动驾驶对于NAND的需求将达到每辆车1TB。 除了容量的需求增长，还有对于带宽的需求。存储密度除了，上述的8GB到1TB的容量变化，还涉及到速度的变化，这跟重新定义自动驾驶息息相关。从最早的L1-L3需要的eMMC，到L3-L4需要的UFS/PCle，UFS和PCle都属于高速串行，从技术设计来看，并行走线需要数据线将在系统中串行，会带来很多挑战。它们通过更复杂的逻辑管理模块，来降低对客户系统设计的要求，但是可以提供更快更高的带宽，将速度从百兆级别提高到干兆级别。未来可以看到PCle扩展性。
PCle竞争优势在于以较低的能耗提供2倍性能，eMMC的连续性能可达每秒120MB到320MB之间，UFS可达百兆级别，PCle可达千兆级别（如图8）。
对于1GB读写能耗的比较，可以看到PCle在同等容量条件下所需的能耗非常低（如图9）。
美光在汽车领域拥有领先的解决方案，拥有速度最高的低功耗DDR4，率先推出了汽车级GDDR6，以及适用于信息娱乐和仪表盘的第四代汽车级存储。
具体地，从美光内部研究来看，关于内存带宽方面，如果系统要具备一些智能，诸如人机交互、语音识别、手势识别，整个系统带宽达到10G，至少需要LP4这样的产品，如果用于支持自动驾驶，可能10GB的带宽仍不足够，需要到百GB。目前L2、L3采用的是数十GB，是LP4速度级别的产品。L4及以。上就需要100GB或者1TB的带宽，美光公司的GDDR6提供了这样的解决方案。
2.4 如何选择存储产品
基本上从这几个角度考量一速度、容量、成本，还有尺寸和设计等因素。
从存储的定义来讲，需要把握以下几点。第一是存储的容量问题，DRAM和NAND主要看带宽需求，速度的把控确定平台对于存储方案的选用。例如ADAS的算法速度会决定我们选用GDDR6或LPDDRx/DDRx，每一代产品所对应的速度范围是不同的，这是根据不同工业应用需要考虑的。速度确定之后发现，LP4或者是DDR4的主要区别在于，LP4是在较小的form factor（形状因子，即尺寸和形状）和低功耗情况下提供高带宽，DDR4更多地是可拓展操作。
从存储方面看，先要确定容量和速度接口问题，每一种存储需求是有一定的存储容量范围，可以纳入客户解决方案的考量。
另外还有成本问题，目前的存储技术主要是2D或者是3D，美光的PCleSSD具备1TB的存储容量，因为基于先进的64层TLC技术。
3 嵌入式的特点及美光的新产品
3.1 嵌入式产品需要长期供货保证
汽车、监控、工业等嵌入式领域的特点是：新技术的导入过程中，客户完成-项设计需要长期的产品服务供应。例如某种型号的汽车，厂商需要后续10年甚至更久的产品供应，作为卖方必须提供长期支持。为此，美光做了30亿美元的投资与承诺，将位于美国弗吉尼亚州的制造工厂专门打造成IATF认证的、实现长期供货的工厂，在未来20年为汽车、工业和网络行业保证高质量的供货，保证在产品制程节点中的稳定供货，将EOL/PCN变化降至最低。
与此同时，专注加强实验室建设和研发投入，支持NOR、NAND、DRAM的批量生产，能够制造20nm/1XnmDRAM和3D NAND，预计2019年第三季度提供验证样品，2020年第二季度投产。
目前，位于弗吉尼亚的Fab-6工厂处于扩建的第-阶段，规模将扩大60%，具备10.5万平方英尺的整洁室空间，基于F10X模式。
3.2 美光的新产品
首先是消费电子产品，美光有全球首个1TBmicroSD。现在的SD卡更薄，所以制造上面临着更大的挑战。美光以很小的封装实现1TB的存储容量，方法是采用了先进的96层3DQLCNAND技术，提供高达100MB/s的读取速度和95MB/s写入速度，同时该产品也满足了SD卡的性能规范和其他的速度要求。
此外，美光还推出了业内第一个1TB汽车级和工业级PCleNVMe闪存存储，即美光2100AI和2100AT3DTLCSSD系列。其基于美光的64层3DTLC技术进行研发。应用PCle接口，其读取速度比UFS2.1和SATA3接口快2倍以上，写入速度快1.5倍以上。与传统的PCle闪存的区别是，該系列是容量最高的小型闪存存储，提供16mmX20mm的BGA封装和22mmX30mm的M.2外形，支持-40C～105C的表面温度。
再有，125C的45nmNOR闪存产品组合。该产品是对美光原有产品线的补充。NOR的主要用途在于ADAS系统，因为ADAS需要快速启动。这种技术要求是很多存储技术难以具备的，而NOR闪存可以满足，这种需求，可以通过纳秒级的速度支持快速启动，同时具备耐高温和长期数据保留性能，读取带宽可以达到每秒400MB。
最后，AuthentaNOR闪存解决方案，提供内容与命令验证，实现芯片级的设备保护功能。因为有SHA256测量加速器，用户可以灵活地定义设置。同时提供了不同传输速率和电压的可选选项。
参考文献：
[1]郭祚荣.全球2018年DRAM产业预估预测电子产品世界，2017（10）：4
[2]迎九.存储器/嵌入式存储器的市汤机会电子产品世界，2018（4）：4
[3]王莹.车用存储器市场分析.电子产品世界，2017（4）：3
[4]迎九.NAND闪存市场持续高涨，2020年将超DRAM.电子产品世界，2017（10）：6
[5]迎九.本土部分存储器及存储控制器厂商的发展策略电子产品世界，2018（8）：14