三月十七号,全球存储芯片三大巨头之一的美光发布公告称,从即日起将终止3D XPoint的所有研发,并出售其在犹他州Lehi3D XPoint晶圆厂。本文将针对美光公告的原因加以透视分析并从中指出中国发展相变存储的契机。

 

透视

   此次发布的公告并不是没有前兆的。Intel和美光在2006年开始合作研发3D XPoint,并在2016年宣布合资成立了IMFlash公司,共同在犹他州Lehi设立了晶圆厂,可是在2018年因为对3D XPoint的市场定位及策略的不同而决定分道扬镳,2019美光购买了IntelIMFlash工厂的股份也成了Lehi工厂的100%拥有者。这个市场定位和策略的分歧也是这次发布公告的远期诱因之一。

 

   美光对Lehi工厂的定位是3D XPoint的专属工厂,致力于生产美光自己的3D XPoint的品牌产品 (QuantX)外,也同时为Intel的3D XPoint品牌产品(Optane)代工。这样一个单一产品的工厂并不完全符合存储业界的惯例。存储器的生产工厂通常以迭代更新及多样化为主轴,产线的多样化,使产线可以有弹性的应对存储市场价格的起伏随时根据市场来调节产能。单一产品的工厂并不多见,这也是美光决定出售Lehi工厂的原因之一。

 

   单一的产品工厂,100%的直接受单一产品在市场表现的影响,根据Lehi的员工在口头上向笔者透露美光在Lehi工厂的改造上花了近25亿美元,如此庞大对单一产品的投资前所未见,这也使该工厂在Intel Optane及美光QuantX在市场上销量不如预期下,工厂产能过剩,造成美光每年在营运上损失超过4亿美元。这个数字从改造投入的25亿美元的设备厂房折旧就可以透出端倪。如果靠单一产品在市场的表现,陷入如此的财务状况而成为美光整体的财务负担也是可以遇见的。

 

   美光的新闻公告也提到了软件重写和新型存储的关系。Intel研发3D XPoint的初衷就是要利用新型存储的优势来提升本身在市场上处理器(CPU)的优势,希望新型存储器能提升CPU的表现和使用率。这在Intel Optane的系统测试中的表现已经得到了验证。可是美光,作为一个纯存储的公司,其对3D XPoint的定位是取代以3D NAND为基础的SSD。这Intel和美光在市场定位和策略上的区别正是双方分道扬镳的主要原因之一。Intel掌握了CPU的指令集,对于帮助客户改写软件应该是得心应手的,而美光相对于Intel就不是如此得心应手了。

 

   从以上的透视反思中,也指出了中国发展以PCM为主新一代存储的明路。

 

契机

   PCM是一项极具延伸性的基础技术,根据业界的评估,不像DRAM14nm以后开始受到了物理限制,PCM的工艺可以延伸到5nmPCM也公认为是与人脑神经单元相近的技术,因此在人工智能,尤其是达到本地存储,本地运算,本地作出处理决定的人工智能解决方案中有一定的优势。PCM技术可以涵盖DRAMNAND,及NOR的性能,而DRAM搭配PCM的组合能有效的提升CPU性能和使用效率也已在市场上得到验证。因此PCM是可以发展全面多样化存储产品及AI产品的技术。

 

   从Intel视角, 我们可以看到解决存储瓶颈在未来计算机解决方案中是至关重要的,再加上目前数据中心面对的耗电及CPU使用效率的挑战,新兴的PCM非易失性存储在这几个方面都带来了绝对的优势。中国很难单独在CPU上向IntelARM提出有力的挑战而脱离Intel和 ARM在CPU上的绝对控制,但是在结合存储以加强整个解决方案性能上的优势,是中国弯道超车的契机。这也是Intel极力推出以PCM为基础的3D XPoint产品的原因。

 

   因此中国在研发和推进PCM产品策略上,一定要和中国本地的CPU厂商一起合作,力争在CPU+PCM memory的整体解决方案上,利用PCM的优势在系统的性能上有所突破。但是更要避免走美光单一产品的老路。PCM是一项有延伸性的技术,以PCM为基础可以开发从中低容量到大容量的存储器,从和CPU挂钩的存储器到独立式DRAM-Like的兼容产品及人工智能相关产品都是适合发挥PCM优势的技术开展领域。美光的退出和Intel的坚持,更可以看出这是中国全面发展以PCM为基础,开发全面而多样化产品并结合中国自主创新的CPU厂家一起建立系统上优势的契机。

 

   最后,对于产能上的投资,一定要以市场为导向,美光为单一产品所需要的改造投资值得引以为鉴,但是中国还更要发挥PCMCMOS前端 (Front end of line/FEOL)兼容的优势,应该充分利用业界兼容并良率已成熟的代工厂的现有投资,对于专属前端设备的投资要根据实际的需要,在利用代工界现有投资受限的前提下,进行PCM专属前端设备的投资。如此可以发挥整体中国半导体业界投资的最高使用效率。

 

   从美光终止3D XPoint的透视,如一盏明灯,照出了中国发展PCM的契机。发挥PCM可延伸性,非易失性,及性能上的优势,开发全面多样化的产品,结合国内自主创行的CPU厂家,在系统性能上进行突破,及充分利用中国半导体界资本投资的现有优势,全力发展PCM技术和产品,是中国在计算机解决方案及存储产业弯道超车的契机。

 

   笔者在此感谢庄豪仁,朱煜,张明丰,曾邦助 及张龙董事长对以上文章的评论和修正建议。

 

   文/邹晔伯


2021年03月23日

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美光终止3D XPoint 研发的透视和契机