Micron: Производство 3D NAND превысило производство 2D NAND

Финансовый директор корпорации Micron Technology в ходе встречи с финансовыми аналитиками сделал несколько важных заявлений, касающихся перевода производства компании на флеш-память типа 3D NAND. Некоторое время назад выпуск компанией 3D NAND превысил выпуск традиционной планарной (2D) NAND в пересчёте на бит. При этом себестоимость 3D NAND первого поколения в пересчёте на бит находится на ожидаемых уровнях.

Фарватер пройден

Эрни Мэддок (Ernie Maddock), финансовый директор Micron, на встрече с аналитиками на конференции Barclays Technology Conference заявил, что компания достигла точки, когда она производит больше флеш-памяти типа 3D NAND (в пересчёте на бит), чем флеш-памяти типа 2D NAND. Увеличить производство энергонезависимой памяти 3D NAND с точки зрения общей ёмкости всех микросхем относительно несложно, поскольку каждая микросхема 3D NAND флеш-памяти c трёхбитовой ячейкой (3D TLC NAND) может хранить до 384 Гбит данных, тогда как микросхемы 2D NAND с двухбитовой и трёхбитовой ячейками могут хранить лишь по 128 Гбит данных (имеются в виду микросхемы разработанные Micron/IMFT). Таким образом, как только количество обрабатываемых кремниевых пластин и выход годных достигают определённого уровня, общая ёмкость производимой 3D NAND начинает превышать общую ёмкость 2D NAND.

Хотя вопрос балансировки выпуска выглядит простым на бумаге, он не является таковым в действительности. Дело в том, что технологические процессы производства 2D и 3D NAND очень сильно различаются. Производство современной планарной NAND флеш-памяти полагается на фотолитографию с многократным экспонированием, а для перехода на более тонкий техпроцесс требуется перейти на более продвинутые сканеры (непростая, но знакомая производителям операция). Изготовление многослойной 3D NAND полагается на напыление (осаждение) и травление: во-первых, на кремниевую пластину требуется нанести множество тонких слоёв (процесс называется alternating stack deposition), чтобы создать линии чисел (word line); во-вторых, нужно протравить в них миллионы отверстий (процесс имеет название high aspect ratio etch), чтобы затем создать линии разрядов (bit line). Для нанесения слоёв применяют метод химического осаждения из паровой фазы (chemical vapor deposition, CVD) и соответствующее оборудование. Для травления отверстий используют химические вещества (и, следовательно, иные инструменты), а затем удаляют ненужный материал. Разумеется, фотолитография при изготовлении 3D NAND никуда не исчезает, однако время её использования существенно сокращается (в том числе по причине отсутствия необходимости в многократном экспонировании) как в абсолютных, так и в относительных значениях. Таким образом, для производства 3D NAND в чистые комнаты фабрик следует установить дополнительные CVD-машины, устройства для травления отверстий, а также иной инструментарий. Считается, что дополнительное оборудование увеличивает требования к площадям чистых комнат в два, а то и в четыре раза, по сравнению с тем, которое требуется для обработки аналогичного количества пластин с 2D NAND.

Учитывая необходимость установки дополнительного оборудования и возросшие требования к площади чистых комнат, очевидно, что начать производство 3D NAND на фабрике, которая уже изготавливает 2D NAND, довольно сложно. Владельцам фабрик необходимо приостановить работу комплекса, установить новые устройства (и демонтировать старые, место в чистых комнатах драгоценно), настроить оборудование и лишь затем начинать производство. Принимая во внимание тот факт, что Micron начала массовое производство памяти 3D NAND примерно в начале 2016 года, быстрое увеличение объёмов производства выглядит впечатляюще, принимая во внимание все сложности. Тем не менее, учитывая возросшую в три раза (относительно 2D NAND) ёмкость каждой микросхемы, быстрое увеличение ёмкости всего объёма производимых интегральных схем было ожидаемо.

Новая стратегия

По мере того, как Micron переводит свои производственные мощности на изготовление 3D NAND, компания также реализует свою новую стратегию, согласно которой её основной продукцией становятся конечные устройства, а не непосредственно память. Данная стратегия была озвучена в начале 2015 года, но её реальное внедрение началось лишь недавно.

В настоящее время Micron сворачивает производство 2D NAND и наращивает изготовление 3D NAND, при этом снижает объёмы памяти, отгружаемые третьим компаниям. Так, согласно некоторым данным, отдельные клиенты Micron сейчас вынуждены покупать планарную NAND флеш-память у Toshiba, поскольку американская компания более не может обеспечить их необходимыми микросхемами. Более того, Micron поставляет 3D NAND исключительно своему давнему партнёру, компании ADATA. Последнее является индикатором того, что Micron существенно сворачивает своё присутствие на спотовом и контрактном рынках памяти. Это не означает, что Micron никогда более не продаст микросхем NAND сторонним компаниям, в конце концов, основной задачей любого коммерческого предприятия являются извлечение прибыли. Тем не менее, вряд ли большое количество производителей SSD смогут использовать память Micron в будущем.

Следствием постепенной реализации Micron новой бизнес-стратегии, а также того факта, что Toshiba/Western Digital и SK Hynix в данный момент не поставляют сторонним компания 3D NAND-память для SSD, является тот факт, что ADATA оказывается единственным независимым производителем твердотельных накопителей, который имеет с своём семействе продукции SSD на базе 3D NAND. Разумеется, это вряд ли продлится очень долго, поскольку Toshiba/Western Digital уже поставляют пригодную для SSD память BiCS третьего поколения своим партнёрам, однако на данный момент у ADATA есть некое преимущество перед конкурентами.

Себестоимость 3D NAND соответствует ожиданиям

В ходе упомянутой конференции финансовый директор Micron также отметил, что себестоимость памяти 3D NAND первого поколения в пересчёте на бит соответствует первоначальным прогнозам компании: она на 20–25 процентов ниже по сравнению с себестоимостью планарной NAND флеш-памяти, производимой по технологии 16 нм.

Когда речь идет о себестоимости, то дать какие-либо оценки высказываниям высокопоставленных сотрудников довольно сложно. Поскольку техпроцессы для производства планарной и многослойной NAND флеш-памяти совершенно различны, то и себестоимость 128-Гбит 2D NAND и 384-Гбит 3D NAND-микросхем должна отличаться, даже несмотря на схожую площадь ядра (173 мм² и 168,5 мм²) и при одинаковом проценте выхода годных. При этом последнее маловероятно просто вследствие того, что Micron лишь начинает учиться массово производить 3D NAND и едва ли процент выхода годных микросхем по-настоящему высок (впрочем, подобные цифры строго засекречены). Тем не менее, существенно более высокая ёмкость микросхем 3D NAND разработки Micron/IMFT отчасти позволяют компенсировать возможный относительно невысокий выход годных кристаллов. В конечном итоге, если себестоимость 3D NAND в пересчёте на бит ниже себестоимости 2D NAND и Micron получает от продажи такой памяти прибыль, это всё, что имеет значение для фирмы и её инвесторов.

Что имеет значение для покупателей, так это стоимость конечных изделий — твердотельных накопителей и другой продукции на базе NAND флеш-памяти. Согласно некоторым источникам, в последние месяцы Micron агрессивно продвигала семейство SSD MX300 в различные каналы продаж. Последнее косвенно подтверждает, что объёмы производства 3D NAND находятся на высоком уровне. Кроме того, если посмотреть на стоимость накопителей Crucial MX300 525 Гбайт и Samsung 850 EVO 500 Гбайт в популярном магазине Amazon, то заметно не только то, что продукт Micron дешевле ($130 против $170), но и то, что MX300 не стал дороже в последние месяцы. Судя по всему, себестоимость данных накопителей находится на комфортном для Micron уровне, и компания может позволить себе увеличивать их продажи без риска потерпеть убытки.

Стоит отметить, что Micron необходимо стать агрессивной на рынке SSD, чтобы в дальнейшем перейти от продажи сырья (микросхем) к продаже устройств. За последние несколько кварталов доля Micron на рынке твердотельных накопителей сократилась с 7,1 % в первом квартале 2015 года до 3,9 % во втором квартале 2016 года (данные TrendFocus). При этом, несмотря на повсеместный рост продаж SSD, поставки накопителей Micron упали с 1,65 млн единиц до 1,25 млн единиц в квартал.

Судя по всему, Micron производит серьёзное наступление на рынок при помощи накопителей MX300 на базе 3D NAND. При этом отдельной хорошей новостью для компании является отсутствие в модельном ряду MX300 устройств ёмкостью 120/128 Гбайт, что исключает участие Micron в ценовых войнах с поставщиками самых дешёвых SSD.