三星和SK海力士之爭

作者：米樂

近年來，存儲芯片行業的市場動態發生了相當大的變化。三星電子公司曾經是該領域無可爭議的領導者，但現在卻落后于規模較小的競爭對手 SK 海力士。兩家公司之間不斷擴大的差距是來自哪里？

爭做CXL游戲規則改變者

造成這種差距的一個主要因素是投資者對SK 海力士作為潛在人工智能 (AI) 領導者的信心增強。公司一直積極拓展在人工智能行業的布局，吸引了來自各個領域的巨額投資。SK 海力士的尖端研發工作和戰略合作伙伴關系展現了對推進人工智能技術的堅定承諾。由于對其高帶寬內存 (HBM) 芯片的高需求，其股價今年飆升了 67%。

另一方面，三星股價僅上漲了24%，相對微薄。業內人士分析，為了在存儲芯片領域進行有效競爭，三星需要重新考慮其戰略，并確保其創新與行業的快速進步保持一致。

爭奪CXL市場的核心是DRAM，三星和SK海力士是全球第一和第二大存儲器廠商，自然不會錯過CXL這片“新藍海”，目前都在積極開發CXL技術，以提高服務器DRAM銷量。CXL內存模塊理論上在服務器中可以實現“無限”的DRAM擴展，而且還能統一不同信息處理設備直接的通信協議，簡化了數據處理、減少了數據瓶頸、提高了能源效率，解決了現有計算機標準里DRAM的物理可擴展性問題。

三星于 2021 年 5 月開發了業界首款基于 CXL 的 DRAM 技術，引領下一代內存的商業化。開發兩年后，三星宣布計劃開始大規模生產基于CXL的 128GB DRAM。

三星最近在 HBM 芯片開發方面落后于 SK海力士。他們表示，為了避免在 CXL 開發中重蹈覆轍，這家科技巨頭似乎正在積極爭取在市場上占據主導地位。將積極利用 CXL 內存模塊 (CMM) 等新型接口，這將有助于實現內存帶寬和容量可以根據運營需求無縫擴展。

今年5月，三星發出其首款支持Compute Express Link（CXL）2.0的128GB DRAM。同時，三星與英特爾密切合作，在英特爾至強平臺上取得了具有里程碑意義的進展。“作為CXL聯盟的董事會成員，三星電子在CXL技術上一直處于前沿地位，”三星電子新業務企劃副總裁Jangseok Choi表示，“這一突破性的進展強化了我們通過與全球各地的數據中心、企業級服務器和芯片公司合作，進一步擴大CXL生態系統的決心。”

CXL 2.0是三星有史以來第一個支持內存池（Pooling）的產品。內存池是一種內存管理技術，它將服務器平臺上的多個CXL內存塊綁定在一起，形成一個內存池，使多個主機能夠根據需要從池中動態分配內存。這項新技術使客戶盡可能的降本增效，從而幫助企業將有限的資源重新投資于增強服務器內存中去。

三星電子計劃于今年年底之前開始量產這一最新的CXL 2.0 DRAM，并準備推出多種容量的產品，以滿足快速變化的下一代計算市場，進一步加速擴大CXL生態系統。

CXL作為下一代內存可擴展設備，能夠為高性能服務器系統中與CPU一起使用的加速器、DRAM和存儲設備提高效率。由于它與主內存（main DRAM）共同使用時可擴大帶寬和容量，該技術的進步有望在人工智能（AI）和機器學習（ML）等核心技術，對處理高速數據的需求極大增加的下一代計算市場引起轟動。

今年10月中旬，SK海力士與數據處理平臺公司HazelCast合作，發布了Compute Express Link（CXL）技術應用白皮書。SK海力士公布的實證結果表明，通過使用下一代CXL內存，可以將數據處理能力提高40%以上。

SK海力士通過擴展 CXL 內存的帶寬，系統處理速率提高了 40%，超過了僅使用 DRAM 的系統。此外，延遲時間提高了 30-50%。這表明，通過同時使用 CXL 內存，可以節省 DRAM 的高成本。傳統上，不同的設備有不同的連接方法。然而，CXL 統一了多個接口，允許直接設備連接和共享內存。這不僅擴展了內存容量和性能，還解決了與數據處理延遲和速度降低相關的問題。

2022年8月，SK海力士率先開發了基于DDR5 DRAM的CXL內存樣品。5月，在美國內華達州拉斯維加斯舉行的IT展會Dell Technologies World (DTW) 2023上，也展示了真實服務器中的CXL內存。

CXL內存市場尚未完全成熟，因為能夠利用CXL內存的CPU尚未推出。不過，英特爾預計將在明年上半年發布其首款商用服務器CPU，名為Sierra Forest。在此之前，三星電子和 SK 海力士計劃于今年晚些時候生產下一代 CXL 2.0 內存。

這場戰爭，仍在持續。

閃存技術：層數較勁

2023年8月9日，SK海力士宣布，通過321層4D NAND樣品的發布，正式成為業界首家正在開發300層以上NAND閃存的公司。

SK海力士美國加利福尼亞州圣克拉拉舉辦的“2023閃存峰會”上公布了321層1Tb TLC(Triple Level Cell)* 4D NAND閃存開發的進展，并展示了現階段開發的樣品。

作為業界首家公布300層以上NAND具體開發進展的公司，SK海力士宣布，將進一步完善321層NAND閃存，并計劃于2025年上半期開始量產。SK海力士相關負責人表示：以正在量產的最高級238層NAND積累的技術經驗為基礎，公司正在有序進行321層NAND的研發。

321層1Tb TLC NAND的效率比上一代238層512Gb提高了59%。這是由于數據存儲的單元可以以更多的單片數量堆棧至更高，在相同芯片上實現更大存儲容量，進而增加了單位晶圓上芯片的產出數量。

此前SK 海力士在公告中稱，已開始量產 238 層 4D NAND 閃存，并正在與生產智能手機的海外客戶公司進行產品驗證。

SK 海力士強調：“公司以 238 層 NAND 閃存為基礎，成功開發適用于智能手機和 PC 的客戶端 SSD（Client SSD）解決方案產品，并在 5 月已開始量產。公司在 176 層甚至在 238 層產品，都確保了成本、性能和品質方面的世界頂級競爭力，期待這些產品在下半年能夠起到改善公司業績的牽引作用。”

據介紹，238 層 NAND 閃存作為世界上最小體積的芯片，生產效率比上一代的 176 層提升了 34%。此產品的數據傳輸速度為每秒 2.4Gb，號稱比上一代的速度快 50%，并且改善了約 20% 的讀寫性能。

SK 海力士表示，計劃在完成智能手機客戶公司的驗證后，首先向移動端產品供應 238 層 NAND 閃存，隨后將其適用范圍擴大到基于 PCIe 5.0 的 PC 固態硬盤（SSD）和數據中心級高容量固態硬盤產品等。

SK 海力士在 2018 年研發的 96 層 NAND 閃存就導入了 4D 方式，采用電荷捕獲型技術 (CTF，Charge Trap Flash) 和 PUC（Peri. Under Cell）技術。相比 3D 方式，4D 架構號稱具有單元面積更小、生產效率更高的優點。

據DigiTimes報道，三星準備明年開始生產第9代V-NAND技術的產品，將超過300層，繼續沿用雙堆棧架構。

所謂雙堆棧架構，即在300mm晶圓上先生產一個3D NAND閃存堆棧，然后在原有基礎上再構建另一個堆棧。超過300層的第9代V-NAND技術將提高300mm晶圓生產的存儲密度，使得制造商能夠生產更低成本的固態硬盤，或者讓相同存儲密度及性能的固態硬盤變得更便宜。據了解，三星為了保證產量，可能會在第10代V-NAND技術上引入三堆棧架構，層數將達到430層。這意味著會增加原材料的使用量，并增加每個3D NAND晶圓的成本。去年三星在“Samsung Tech Day 2022”上提出的長期愿景是，到2030年會將層數提高至1000層。

本是同根生

三星和SK海力士看似打的不可開交，其實也是“一根繩上的螞蚱”，本質同根生。

無論是三星還是SK海力士對于中國市場的依賴程度都很高，并且有不少芯片產能都放在中國大陸。三星和SK海力士在中國無錫、青島等地都擁有芯片工廠，根據相關數據統計顯示，三星和SK海力士有近半的芯片產能都在中國大陸，不僅如此中國市場也是三星和SK海力士最主要的海外市場之一。

然而美國的“限制”讓三星和海力士苦不堪言。三星和SK海力士在中國市場上的出貨也受到了限制。例如此前美光被中國相關部門部分禁售的時候，三星和SK海力士就曾被美國要求不得擴大市場份額。

就在前不久，三星和SK海力士被拜登列入到最終驗證名單當中，獲得了所謂的永久豁免權。其在中國大陸的工廠將可以從美設備廠商處獲得設備，并且芯片出貨的限制在一定程度上也被放開。這件事不僅讓人們意識到三星和SK海力士本就是一根繩上的螞蚱，更是應該齊心協力擺脫外部障礙的最佳搭檔。

為了促進存儲回暖，三星電子和SK海力士宣布對DRAM和NAND閃存芯片漲價10%-20%。供應商為了緩解虧損，開始降低產能和投資，減少供應量。這樣一來，供需關系逐步改善，存儲芯片的價格也出現了止跌回升的跡象。