記憶體技術與市場的連繫

從去年下半年起，記憶體的市場－包括NAND和DRAM－逐漸陷入供應短缺的狀況。有人認為這只是單純的市場因素，但我的看法是這是技術面因素所造成的短缺，短期內恐怕不容易紓解。

記憶體廠商曾經有一段好時光。NAND和DRAM過去在製程、設備、市場都享有綜效；NAND的製程早兩代開發、量產，然後DRAM利用已開發NAND的電晶體基礎製程加上電容部份，並且利用已生產過NAND的機器設備生產DRAM，一魚兩吃，而且客戶往往是重複的。

但是NAND首先在製程上遇到瓶頸，無法繼續微縮。幸好從3D製程找到出路，NAND的基礎製程再退回40nm但記憶體單元往上堆疊，密度繼續提高。DRAM由於元件特性不同，無法使用3D製程，必須持續往微縮方向挺進。但是由於DRAM的儲存元件是電容，其電容值(capacitance)正比於面積。當製程微縮，電容值以微縮尺度平方的速度下降，維持電荷於電容以記憶資料的時間以指數函數的方式下降。所以現在DRAM製程微縮的難度變得很高，看現在DRAM製程的命名1X、1Y、1Z就知道它會久久徘徊在10幾nm，無法再享有過去摩爾定律的神奇表現了。

更糟糕的是，NAND和DRAM的綜效消失了。這兩種記憶體必須為各自的研發和機器設備買單。DRAM由於製程微縮緩慢，增加產能的最快方法就是購買設備，但是現在製程已在10幾nm，光刻機器非常昂貴。NAND雖然製程線寬較寬鬆，但要挖高寬比(aspect ratio)快速增長的深溝，在製程開發和新蝕刻(etch)、沉積(deposition)設備上也要大量投入。

記憶體市場可能重回以前DRAM舊市場的景氣循環模式：記憶體公司利潤豐厚，有資金挹注研發精進、產能大開，所以產品售價日益下滑，公司利潤下降甚至虧損，無力支付新的研發及設備費用，因此產能增長追不上需求成長，供應短缺，產品售價又開始提升，一個景氣循環走完一遍。

有人說電腦和手機的成長日趨飽和，記憶體的市場成長日趨和緩，那是沒想到新的市場正在悄然興起。行動機具隨著頻寬的提升以及影片內容的傳輸、儲存需求，以及 3D NAND 製程的成熟，NAND的容量將節節上升。另外，時興的高科技，大數據、物聯網、機器學習、無人駕駛、區塊鏈等，那一種不是以大量數據的儲存為基本要求。以區塊鏈為例，其安全的要素在於分散式的重複儲存，做到「一言既出，駟馬難追」的不可否認效果，伺服器記憶體的需求是顯而易見的事。物聯網也是，數量如恆河沙數的傳感器源源不斷產生的資料需要區域儲存，更需要中央儲存來進一步處理。這些新科技產生的市場需求，將進一步帶動傳統以及新興記憶體技術的發展。