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eMMC在智能终端即将大放异彩

2015-06-04

  引言:随着智能手机、平板电脑等智能终端性能的快速提升,以及音视频等应用的普及,设备对存储器件的要求也越来越高。另外Apple watch发布带来的智能穿戴市场即将兴起,对存储器件亦提出了新的要求。借助智能化的东风,eMMC得到快速发展,根据中国闪存市场网的最新报告,《智慧产品圈》总结提炼出eMMC需求背后的隐情。
  2015年eMMC更全面渗入智能终端
  在整体市场份额上,如下图所示,2014年三星凭借其独立的 eMMC 和 LPDDR 产线,占据了全球eMMC市场份额大约35%左右,SK海力士和SanDisk各占20%左右,东芝和美光合计约20%,剩下的5%被江波龙等厂商分食。
  

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  l智能手机中eMMC嵌入式存储成为主流应用方案
  随着音视频和拍照图像等应用的普及,智能手机向更高更强处理性能发展的同时,内存的空间和访问速度也面临挑战。配合POP处理器解决方案,eMMC的应用正在迅速崛起。智能手机行业常见的存储方案有两种。一种是eMMC和DRAM分立的形式,通常是CPU和DRAM在一起组成POP,搭配eMMC做固态存储;另一种是集成了eMMC和DRAM的eMCP。前者的特点是容易实现大容量存储(例如32~128GB)、信号完整性较好;后者的特点是集成了易失性和非易失性存储,体积小而无法实现大容量存储,另外也要特别注意DRAM部分的PCB Layout以保证CPU和DRAM之间的通讯质量。来自2014年的数据显示,智能手机处理器主流规格向四核、64bit、16GB以上容量方向发展。伴随着高效、高容量这一趋势,这两种存储方案会精细分化——eMMC和DRAM分立的形式逐渐增加,面向更主流的市场;eMCP则将集中于低端、低容量的市场。
  2014年全球智能手机出货量超过12亿台,较 2013 年成长 20%左右。市场上主力品牌旗舰机大多采用eMMC方案,根据闪存市场拆解市场主力品牌旗舰机得到的报告,不仅仅是旗舰机中三星Galaxy S5 / Note 4、苹果iPhone 6 / 6 plus、华为Ascend P7 /荣耀畅玩4X、小米4、魅族 MX4 Pro采用的是eMMC方案,在千元价位小米的红米Note、中兴红牛V5等机型也搭载的是eMMC方案,其中16GB eMMC +2GB LPDDR2/3 POP 封装的方案成为主流,预计 2015 年将有更多的智能手机采用 eMMC 方案,加速成为市场主流。
 

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  l平板市场eMMC存储方案渗透率提升
  2015全球平板市场需求下滑,平板出货量大约2.35亿部,较2013年仅呈个位数成长。中高端平板芯片主要由联发科技和英特尔主导,2014年联发科技推出的几款四核、八核芯片稳固中高端平板市场,主流存储方案为8GB-32GB eMMC+LPDDR2/3。英特尔凭借高性能优势主要占领高端的商务平板市场,针对平板设计的BayTrail-T 低功耗移动处理器的几款四核主流存储器都是支持eMMC的,主流存储方案为16GB-64GB eMMC+LPDDR,Android 平板以 8GB-16GB eMMC+LPDDR 存储方案为主。2014 年英特尔向紫光投资人民币 90 亿元(约15亿美元),与瑞芯微联合发布具有低成本和低功耗、高集成度的3G XMM6321方案,eMMC为首选,存储容量基本在16GB以上。为了避免在低端平板市场价格战或走上灭亡之路,国内芯片厂商纷纷寻找新的策略突围,瑞芯微、全志、炬力等在低端以及中高端市场主推的四核、八核芯片都支持eMMC存储方案。
 

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  leMMC是智能盒子和可穿戴智能硬件等市场的主流存储方案
  智能盒子市场在 2013 年开始呈现爆炸性增长,2014下半年受到广电总局禁令政策影响市场需求低迷,但仍然实现了2,000万台的销售量。盒子市场主流厂商之一的晶晨,在单核 M3、双核M6芯片时代主要采取SPI NOR+NAND TSOP的解决方案,2014 年晶晨S8系列四核智能盒子芯片,以及全志、瑞芯微的四核、八核芯片在设计上开始支持 eMMC 方案,传统机顶盒芯片厂商海思最新量产的芯片同样是支持 eMMC,eMMC将成为主流方案。

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  智能电视市场主要芯片方案为晨星、联发科技、Releatek等,存储方式大多默认采用4GB MLC eMMC ,高端机型已开始转向8GB,同时在车载导航、学习机、电子书、游戏机、广告机等上eMMC也逐步开始普及。2014年瑞芯微、全志、炬力等已不再只专注于低端平板市场,正在极力向中高端市场转移,同时还纷纷推出面向智能盒子的四核和八核的解决方案,支持eMMC存储方案。
  2014年最热门的智能穿戴产品应用范围广、产品形态多,在这股热潮下,预计 2015 年可穿戴设备出货量将较 2014 年成长数倍,而且除了国际三星、索尼、LG,国内小米、华为等厂商外,更多的是一些中小型企业,产品存储方案以eMMC 为主,主流容量在4GB和8GB。
  eMMC的优势:兼顾高效传输和高容量存储
  针对智能手机、平板电脑的几种主流存储方案,即 eMCP 、eMMC+POP LPDDR、TSOP NAND ,eMMC的优势颇为明显。
  l传输效率高
  2014 年国内手机品牌厂凭高性价比优势强势崛起,推动四核智能手机成为主流,且屏幕向 5 英寸以上发展,同时八核、64bit、2K、4K 屏幕等规格机型陆续增加,这对 LPDDR 与 CPU之间频繁通信提出更高的传输要求。eMCP是将LPDDR与eMMC封装在一起,集成度高,但是会降低CPU和LPDDR之间的高频通讯质量;eMMC将LPDDR与CPU进行POP 封装,满足了高端智能手机对存储方案具有更好传输效能的要求,尽管工艺对一些企业来讲有些难度,封装成本高,但随着工艺发展会逐一解决。
  平板中的TSOP NAND+DDR3方案成本低,但是在高频通讯时的传输效能无法更好地应对主芯片多核的发展。eMMC 基于较高的传输性能,而且有独立控制芯片对NAND Flash 进行管理,不用担心传输不稳定等问题,广泛应用于苹果、三星、微软等对产品有较高要求的高端市场。
  l高容量配置
  智能手机为了更好满足消费者的应用和娱乐需求,摄像头 800 万像素已是标配,这些都需要更大的存储空间来承载,推动智能手机存储向高容量转移。而eMCP 标准尺寸是 11.5mm×13mm×1mm,尺寸限制很难将容量突破32GB,无法应对智能手机对 16GB 以上容量的需求。2014上半年8GB 已是智能手机和平板电脑的标配,16GB的客户需求正在以每个季度50%以上的增长速度快速渗透,苹果也在引领市场把主流存储向64GB容量以上推进。eMMC正好迎合了智能手机高容量存储这一趋势。
  l易兼容和价格下滑
  由于eMMC有控制芯片对NAND Flash进行管理,这样可以解决CPU和NAND Flash制程技术更新换代周期不一样和因NAND Flash的厂家不同而导致的不兼容问题,简化存储器设计,缩短新产品的上市周期并降低成本。
  随着NAND Flash的工艺制程提升和市场规模扩大,每片晶圆Flash Die的产量提升,使得生产成本下降。搭载eMMC存储方案的中高端智能终端价格下降,消费者就更乐意购买高容量产品了。
  在eMMC受到各类智能产品欢迎的同时,技术自身也在长足发展。2014上半年上游生产商以eMMC4.5生产为主,下半年开始由eMMC4.5转向eMMC5.0规模化量产,最大理论传输速度也由200MB/s向400MB/s提升,再往上eMMC5.x规范将挑战最高600MB/s的传输速度。eMMC规范的升级会提高手机、平板等产品的体验效果以及减少开机和程序启动时间,带来更好的用户体验。
  国内eMMC厂商占据天时地利人和,在细分市场大有可为
  智能终端厂商或者方案商在选择eMMC厂商的方案合作时,会考虑几个关键要素:性价比、交货周期、技术支持、品牌、供货持续性等。毋庸置疑,几大NAND Flash原厂在技术上遥遥领先,但是却无法覆盖所有的厂商,例如满足细分市场如安全手机、智能穿戴、智能硬件等定制化需求。如此,在性价比、个性化服务方面具备优势的国内eMMC厂商迎来了它们的机会。
  国内eMMC厂商能够针对目前最为火热的智能硬件市场提供定制化服务,开发很多微创新的产品。以深圳市江波龙电子有限公司为例,该公司当前针对安全手机开发了内嵌Smart Card的“安全eMMC”产品,可使支持eMMC的手机厂商不用改动现有的硬件和模具,直接在现有的eMMC焊盘位置上换用其安全eMMC,更新一下软件驱动,即可从普通手机变成认证级别很高的安全手机;另外其研发的适用于智能穿戴产品的小尺寸的eMMC产品,着眼于解决使现有的智能穿戴设备容量太小、应用太简单的问题,将使智能穿戴设备具有更大的存储容量,使得厂商可以在其上开发更多丰富的应用。
  另一方面,从国家政策的角度来看,国内eMMC厂商亦应大有可为。Memory(Flash、DRAM)的消耗量在所有的电子元器件产品中排名第一,比CPU还要多。当前国家推出了集成电路产业逐渐国产化的政策,亦成立了上千亿元芯片产业扶持基金,甚至会专门投资半导体存储产业,这给中国存储设备厂商带来充足的后勤保障。国内存储IC厂商如果能借助国内庞大的市场机会,与智能手机、智能硬件应用紧密结合,将国家的投入转化成市场的实际行动,那么未来很多的智能终端产品用eMMC将实现大范围国产化,eMMC市场也将会更加多元化。

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