NAND Flash重大議題及未來發展趨勢

NAND Flash 由於主掌資料儲存，應用產品廣、抹除/寫入時間快、相 對容量高、單位成本低等多優勢，近年來展現快速市場成長動能，2007 年 NAND Flash 成長性為 26.0%，為記憶體市場最佳，2008 年成長性則預估為 9.5%。

  圖 16 2007 NAND Flash 成長性

資料來源：工研院 IEK

2008 年 NAND Flash 有 47%應用在快閃記憶卡產品，11%應用在 USB Flash drive，PMP 等消費性應用佔 25%，手機佔 12%。隨著 Nand Flash 價 格日趨平民化及其快速讀取、輕薄、抗震、省電優勢，NAND Flash 於 PC 端應用也逐漸興起。因此，2008 年開始，NAND Flash 兩個明顯的趨勢之 一為快閃記憶卡由數位相機轉往手機，其次則為 SSD(Solid State Drive) 開始多量為低價 NB 所採用，SSD 產品之 NAND Flash 應用比重可望在 2008 年底到 4%。

  圖 17 NAND Flash 於 PC 端應用方案分析

PC 採用 NAND Flash 的主要目的有二，一是利用 NAND Flash 的快速讀 取特性，提升作業系統與應用程式啟動的速度。讀取速度比未採用 NAND Flash 的 PC 約快 5 倍之多。而採用 NAND Flash 的另一目的，則在於取代 部分傳統機械式硬碟。相較於傳統硬碟，NAND Flash 不需馬達、碟盤、碟 片等機械零件，僅由 1 顆或數顆 NAND Flash 晶片加上控制 IC 組成，因此，

不論體積或重量皆較傳統硬碟輕薄。

圖 18 NAND Flash 在 SSD 之應用興起

資料來源：IEK

5.1.1(Solid State Drive；SSD)固態硬碟

固態硬碟(Solid State Drive，SSD)是以記憶體為基礎並且在使用上

和傳統硬碟相同的儲存裝置，為全球 NAND Flash 產業新主流，由於在容 量、尺寸、功耗、速度、耐受性相較傳統 HDD（Hard Disk Drive）皆具明 顯優勢，推出後即受到各電腦系統品牌業者囑目，特別是 NB 取代 PC 並邁 向消費電子化的趨勢逐步成形下，更吸引各家大廠計畫在未來幾年逐步增 加採用 SSD 之比重，此一現象也突顯出 SSD 未來可觀之發展潛力。

就 SSD 組成架構來看，SSD 主要是由 NAND Flash 與控制 IC，加上其 他週邊元件(轉換器、電源管理 IC、被動元件…)、PC 板、連接器等組成。

其中 NAND Flash 晶片佔了成本結構達到 90%以上，另外，控制 IC 除了管 理 NAND Chip 外，也負責將 NAND 的資料轉換成 HDD（Hard Disk Drive）

特殊介面格式，並將這些介面指令轉譯成 NAND Chip 理解的指令。整體而 言，控制 IC 不僅可協助管理 SSD 的讀寫週期，進行完整的偵錯及壞塊管 理(bad block management)，更能明顯提升產品的可靠度、安全性與效能。

圖 19 SSD 主要組成架構與功能

資料來源：digitimes；本研究整理

儘管 SSD 優勢很多^，但 目 前 尚 未 看 到 大 規 模 的 替 換 ，其原因是由 於單 位 價 格 過 高 的 問 題 ， SSD 單 位 儲 存 價 格 每 年 下 跌 約 40%～ 50%，

傳 統 硬 碟 約 25%～ 30%，兩 者 差 距 雖 然 是 逐 年 縮 小，但 是 兩 者 的 單 位 價 格 尚 有 10 倍 左 右 的 差 距 (圖 20)， 造 成 消 費 者 接 受 度 尚 不 高 。 如 果 從 價 格 面 來 分 析 ， SSD 在 小 容 量 應 用 上 ， 總 生 產 成 本 是 相 對 較 低 的 ， 也 造 成 現 階 段 SSD 發 展 是 以 小 容 量 應 用 為 主 ， NAND Flash Chip 在提高容量與降低成本雙重考量下，近來有從 SLC(Single Level Cell)轉向 MLC(Multi-Level Cell) NAND Flash 的現象。

總的來說，控制 IC 與 NAND Flash 佔據了 SSD 大部份的材料成本，

因此未來 SSD 能否進一步邁向平價化，控制 IC 與 NAND Flash 技術的持 續推展與成本控制，將成為重要關鍵。

圖 20 SSD 和 傳 統 硬 碟 單 位 儲 存 價 格 差 距 仍 大

資 料 來 源 ： 拓 墣 產 業 研 究 所

5.1.2 SSD 應用市場

SSD 具備輕薄、省電與抗震等優勢，其應用市場發展潛力十足。目 前主要由低價電腦點燃第一波應用風潮，展望未來，包括工業電腦、數 位 機 上 盒（STB）、IP Surveillance（安全監控）、POS(電子銷售點)、Kiosk(電 子應用小站)、博奕機、大型遊戲機….等非標準電腦的其他各重要領域，

均已逐步導入 SSD 應用並開始展現效益。

圖 21 2007～ 2012 年 全 球 SSD 產 值 應 用 預 估 資 料 來 源 ： 拓 墣 研 究 所

5.1.3 國 際 領 導 廠 商 狀 態

在看好 SSD 相對 HDD 之技術效能優勢、與在 PC 及消費電子應用的 發展潛力下，各國際領導廠商也在近一、二年相繼投入相關產品技術開 發，期待及早卡位以取得未來可觀商機。以投入 SSD 開發的 NAND Flash 相關廠商來看，主要為三星、東芝、SanDisk、金士頓、SONY…等領導廠 商，廠商著眼於伴隨自身 NAND Flash 的產品與技術提升而及早佈局系統 應用，而 Intel 已在 2008 年電腦展上展出 SSD 產品，更多廠商並且以同 業間的策略結盟來壯大研發技術、先進製程及產能等競爭力，例如東芝與 SanDisk 聯盟，DRAM 大廠美光與 Intel 合資 IM Flash 佈局 NAND Flash 產 能技術外，也積極進軍 SSD 領域以進一步強化產品線。。

表 9 2007 年 SSD 領導廠商

5.1.4 我 國 廠 商 競 爭 分 析

由目前 SSD 營收前 20 大廠商來看，台灣的記憶體模組業者在逐漸嶄 露頭角，由表中的創見（Transcend）、威剛(Ad-Data)、勁永（PQI）、

宇瞻（Apacer）分居第 6、7、10 與第 12，反映出其在 NAND Flash 模組的 整合開發經驗，可很快移轉至 SSD 模組的開發而遊刃有餘，其中勁永更展 現強烈企圖心與 TDK 在台合資成立儲存媒體公司多利吉。

而在控制 IC 部分，由於控制 IC 技術是影響 SSD 效能的關鍵技術，目 前我國 IC 設計廠商如群聯、安國、智微、祥碩、鑫創、慧榮、聯陽等皆 已佈局 SSD 關鍵元件控制 IC，其中群聯電子因近年來經營 NAND Flash Controller 的表現受到國際矚目，其也投入佈局 SSD 相關 Controller 產 品並表現營運佳績。

由此可見，我國廠商目前在 SSD 關鍵零組件控制 IC 技術上及記憶體 模組佔有一定的全球地位，對 SSD 產業未來發展具有一定的影響力。

由於 SSD 產品具有取代部分硬碟產品市場之趨勢，在引發國際大廠投 資熱潮之際，各廠目前皆為各自研發自己的產品，但針對 SSD 的讀寫流程、

速度、平均抹除技術(Wear-Leveling)等，都沒有共同的標準規範和測試 平台可尋。

因此，由我國廠商號召 NAND Flash 產業上下游廠商，如 NAND Flash 大廠 Toshiba，控制 IC 設計公司智微、祥碩、多利吉、鑫創、聯陽、慧榮、

群聯，記憶體模組廠威剛、廣穎，測試實驗室百佳泰、測試工具開發商 Ulink 及工研院等 13 家廠商，共同成立了『SSD 聯盟(SSD Alliance)』；聯盟的 主要目的是要建立 SSD 產品功能的公正測試平台，藉由訂定測試的標準流 程和開發認證計畫，推動完整之 SSD 產品測試標準，讓產品的品質更加完 善，希望能加速 SSD 產業的標準和成熟化。SSD 聯盟為目前唯一針對標準 測試發起組成的聯盟，其所訂定的測試標準流程與認證計畫，能成為國際 通用的標準，有利於我國廠商在全球 SSD 產業中具競爭優勢。

  圖 22 SSD 產業鏈

資料來源：SSD 聯盟