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源于美国,兴于日韩,未来看中国!揭秘存储行业60年兴衰

发布时间:2021-04-21 14:31:54 所属栏目:评论 来源:未知
导读:信息存储的需求基石,来源于文明传承与延续,随着世界数字化趋势而爆发增长。按照存储介质的不同,现代数字存储主要分为光学存储、磁性存储和半导体存储三类。从存储市场规模来看,2019 年机械硬盘市场规模约为 585 亿美元,占据总体市场的 32%;DRAM 市场规

成熟稳定、成本更优,HDD 成数据中心标配。尽管 SSD 可以发挥闪存性能上带来的应用加速,但大量的数据存储依然需要生命周期更长、成熟稳定、成本更优的 HDD 企业级大容量硬盘来支撑。在数据中心、云存储的趋势下,HDD大容量硬盘依然是企业数据中心的标配,市场需求有望进一步增长 。

三、DRAM 战场,50多年搏杀

动态随机存取存储器( (Dynamic Random Access Memory )DRAM 是一种半导体存储器, 通常以一个电容和晶体管为一个单元排成二维矩阵。DRAM 利用电容内存储电荷情况来代表二进制比特是 1 或 0。由于晶体管电路会有漏电电流,导致电容上所存储的电荷数量并不足以正确地识别。因此 DRAM 需要周期性地充电,因此被称为“动态”存储器。

DRAM 基本的操作机制分为读(Read )和写(Write)。读的时候先让字线(Bitline)充电到操作电压的一半,开关晶体管(由位线控制),若电容内部存储的值为 1,则 Bitline 的电压会被电荷共享抬高到高于操作电压的一半;反之,若内部存储的值为 0,则会把 Bitline 的电压拉低到低于操作电压的一半。得到 Bitline 电压后,经过放大器判别出内部值为 0 或 1。写的时候把晶体管打开,若要写 1 时则把 BL 电压抬高到操作电压使电容上存储著操作电压,若要写 0 时则把 BL 降低到 0 伏特使电容内部没有电荷。

目前 DRAM 市场规模整体约 603 亿,占总体存储市场规模约 33%,位列数字存储市场规模第一。 近年来受益于数据资料中心、智能手机、加密货币等市场需求,DRAM 市场规模总体呈现上升趋势,2019 年由于前期扩产能和去库存等因素,市场规模有所下降。

▲近年来 DRAM 市场 规模及同比增速

▲2019 年DRAM 在存储市场规模及占比

自1966 年IBM 成功研发 MOS 型 RAM 存储以来, 符合摩尔定律,每 18 个月集成度提升 1 倍。DRAM 型存储运用的 MOS 技术,不仅能耗少、读写速度快且集成度高,因此 DRAM 成为而后数十年计算机内存的主流技术。截至2020年,三星已成功开发出基于 10nm 线宽的 DRAM 产品。

在过去 50 多年里,存储每 GB 价格总体呈现每 4~5 年价格变为 1/10,近年来 ,价格下降趋势有所缓和。1973 年存储每 GB 价格约为 3.22 亿美元,数据存储成本极高。随着存储技术的进步以及美、日、韩厂商之间的激烈竞争,存储成本下降,2018 年每 GB 价格仅为 7.26 美元。

▲1973-2018 年DRAM 每 GB 价格(USD/GB )

▲1974-2018 年DRAM 每GB 价格变化幅度(% )

DRAM 战场硝烟弥漫,50 多年的搏杀,目前韩国企业独占鳌头,三巨头成鼎立之势 。近 10 年来 DRAM 市场集中度逐渐上升。DRAM 厂商从曾经的“百花齐放”形成目前的“三国鼎立”局面,三星、镁光、SK 海力士成为 DRAM 领域最终玩家。

▲2001-2019 年DRAM 市场竞争格局趋势

▲1975-2000 年DRAM 各国出货变化情况

1966 年由 DRAM 之父 IBM 的 罗伯特·登纳德博士所在的 IBM Thomas J. Watson 研发中心成功研发 MOS 型晶体管+电容结构的 DRAM 存储。1969 年加州的先进内存系统公司正式商业推出此款 DRAM。

DRAM 型存储运用的 MOS 技术, 不仅能耗少、读写速度快且集成度高 ,帮助存储形式从笨重的磁鼓结构快速缩小,因此 DRAM 成为而后数十年计算机内存的主流技术。

1970 年代前期Intel 一家独大,占据全球超 80%份额。Intel 研究小组利用 MOS工艺开发出 1kb DRAM,并通过解决各项生产工艺缺陷,于 1970 年在其 3 寸晶圆厂成功量产 C1103,奠定了 DRAM 快速商业化的基础。

由于当时大中型计算机使用的磁鼓存储器笨重昂贵,Intel 向计算机用户大力宣传 DRAM,1972 年凭借 1K DRAM 取得巨大成功。到 1974 年,Intel 的 DRAM市场份额达 82.9%。

1970 年代后期,Mostek 击败 Intel ,成为 DRAM 市场最大厂商。1973 年美国其他厂商例如德州仪器、Mostek(由德州仪器的前员工于 1969 年创立)、日本厂商 NEC 等先后进入 DRAM 市场,德州仪器推出成本更低的 4K DRAM,Mostek推出针脚更少的 4K DRAM,均成为 Intel 的强劲对手。

1976 年,Mostek 推出的 MK4116 采用了 POLY-II(双层多晶硅栅工艺),容量达 16K,大获成功,占领 75%的 DRAM 市场。而后继续持续推出新产品,进一步获得市场份额,在 70 年代后期,一度占据 DRAM 市场 85%份额。但后来为应对来自资本市场的恶意收购,导致股权结构大幅变动,经营战略发生调整,管理层动荡及技术人员流失,公司发展遭遇较大障碍。1978 年四个 Mostek 的离职技术人员创立了另一个未来的存储巨头–镁光。

回顾来看, 来看,Intel 由于多线作战 焦点分散 、技术路径选择及市场预判失误,丧失了 DRAM 的技术先发优势,DRAM 市场份额呈现较快下降。Intel 的存储一度风光无限,而后逐步丧失领先,令人唏嘘,以后有机会再详细展开。

(编辑:辽源站长网)

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