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2023年11月18日

來更新一下NAND控制晶片設計、快閃記憶體模組公司,群聯(8299.TW)

來更新一下NAND控制晶片設計、快閃記憶體模組公司,群聯。


群聯電子(Phison Electronics Corp.) 長期耕耘於快閃記憶體控制器晶片領域,是全球NAND儲存控制晶片(NAND Controller) 及存儲解決方案(NAND Storages) 領導廠商


群聯,主要從事快閃記憶體控制晶片及 USB 隨身碟、快閃記憶 SD 卡、SSD、 eMMC與UFS嵌入式模組等高科技資料儲存系列產品之研發設計、製造及銷售。 目前已成功開發 USB 3.x NAND flash 控制晶片、SD 7.0 (SD Express) 控制晶片、eMMC 5.x 控制晶片、UFS 3.x 控制晶片、SATA SSD、PCIe Gen3/4 SSD 控制晶片、security USB 隨身碟控制晶片等,皆屬同業中之領先群。


隨身碟、快閃記憶卡及各種內建式 NAND Flash 應用產品新產品線等各種 NAND Flash 應用產品之核心關鍵技術主要為快閃記憶體控制 IC 及其韌體、軟體之整合技術,群聯因同時具有快閃記憶體控制 IC、韌體的優異設計能力, 及系統應用產品的整合技術能力,可提供從 IC 至成品的完整 Solution。


以下為公司最新研發:

(a)固態硬碟 (SSD)控制晶片及模組產品

群聯因應不同的應用市場推出不同的 NAND Flash 控制晶片, 包括符合市場主流的 PCIe Gen3x4 NVMe 規格的 SSD 控制晶片、領先業界的高階 PCIe Gen4x4 NVMe SSD 控制晶片、以及次世代的 PCIe Gen5 旗艦 SSD 控制晶片,為市場提供最完整的 PCIe SSD 控制晶片儲存方案。


在高階應用/企業級的 SSD 應用市場,群聯推出的可客制化企業級 SSD 解決方案 S12DC、E12DC、E18DC、X1 系列以及世界最高容量的企業級 QLC SSD 儲存方案也持續受到市場肯定;此外,群聯位於美國科羅拉多州的研發中心,開發成果也持續發酵,不僅有效的與合作夥伴協力開發驗證產品,更就近服務 Tier-1 的企業伺服器廠商客戶。


(b)eMMC 及 UFS 控制晶片產品

在嵌入式與行動裝置應用方面,群聯作為世界上少數完整提供 eMMC 及 UFS 控制晶片的業界領導公司,致力於更低功耗,更低發熱的技術研發,持續推昇 BGA SSD 到 PCIe NVMe 規格,不僅將是需要高速且輕薄短小的資料儲存的嵌入式系統以及行動裝置設備應用的最佳選擇,也將推動行動儲存裝置進入更高速、更節能的新世代。此外,群聯更領先推出支援 UFS 3.2 的全新控制晶片,特別搭載群聯電子獨家技術, StrongECCTM 、Advance LDPC、CoXProcessorTM 以及 RAID 架構,不僅提供低功率消耗、 展現絶佳的錯誤更正能力,更提供逼近 SSD 的效能表現。


(c)快閃記憶卡(SD/CF) 控制晶片及記憶卡產品

在 SD 記憶卡方面,群聯發表且量產最新符合 SD7.0/8.0 (SD Express) 規格兼容的 SD & microSD 卡的控制晶片 PS5017,具有高速隨機存取的絕對優勢,且提供高達 1TB 資料儲存容量,為業界最高規格,瞄準高清解析影像應用市場。


(d)USB 隨身碟控制單晶片及系統產品

在 USB 系列產品方面, 群聯公司最新符合 USB 3.2 規格的 USB 原生 NAND 控制晶片 PS2251-18,專攻高容量的行動儲存應用需求。


產業概況

(1)快閃記憶體之產業現況與發展

NAND Flash 快閃記憶體為最適合使用於大量資料儲存之儲存元件,其單位成本為所有非揮發性記憶體內最低的,故可大量使用於可攜式產品以儲存資料,如隨身碟、記憶卡及相關應用之智慧型手機、筆記型/桌上型電腦及伺服器等。NAND Flash 技術逐漸由 2D 架構的 MLC 晶片,轉進 3D 架構的 TLC 晶片,3D TLC 晶片雖具有成本優勢,但必須要靠控制晶片提昇其運作之效能及確保資料可靠度。藉由新型控制晶片的協助,3D TLC 晶片也已應用於內嵌式記憶體和 SSD 領域。 


隨著網路商業與服務興盛,市場對資料存儲空間需求大增且要求更高速更可靠之資訊串流方案,使固態硬碟 SSD、內嵌式記憶體 eMMC 應用在電腦及智慧型手機之滲透率在近年大幅提高,甚至跨進大量資料處理伺服器及雲端應用。另外,快閃記憶卡及隨身碟等產品也因影音資訊技術精進而使單一檔案容量提高,進而單一產品存儲容量也大幅增加,對讀取速度及穩定的 要求也同時提昇。綜合以上,NAND Flash 產業有許多長期發展的利基和優勢。 


因為 NAND Flash 製程技術與應用演進快速,NAND Flash 記憶體技術難度越來越高,所需要的資料糾錯(Error Correction)位元也越多,與控制晶片業者的配合度要更緊密,控制晶片重要的技術如平均抹寫技術 (Wear Leveling) 與壞損區塊管理 (Bad Block Management)等,目的都是延長 NAND Flash 使用壽命。 


(2) NAND Flash 應用之產業現狀及發展

NAND Flash 快閃記憶體已成為主流的儲存裝置,增加了許多新的應用, 而群聯已針對不同領域研發出多種解決方案。


(a)USB 3.2 隨身碟控制晶片與產品 

USB 3.2 主要是為加速影音資料傳輸所設計,具有 USB 2.0 Hi-Speed 快 10~40 倍以上的傳輸速率、向下相容性、更佳的電源管理效率與更充足的電源供給量。 USB 2.0 的理論頻寬為每秒 480Mb,而 USB 3.2 理論頻寬大幅增加為 5Gb~20Gb, 因此既有的 USB 2.0 相關快閃記憶體產品,其最大實際傳輸速度大約只有 28MB ~ 30MB/每秒,如果用 USB 3.2 實現此一產品,可以使傳輸速度提昇到最大 1800MB/每秒以上,大幅縮短資料傳輸時間,可謂革命性的新產品。


群聯為第一家提出 4 通道與 8 通道交錯式的 USB 3.2 快閃記憶體單晶片控制 IC 廠商,不僅改善消耗功率與本體發熱等問題,並縮小 PCB 面積且降低整體的成本,設計出每秒讀取速度高達 400MB,寫入每秒 300MB 的最高速 USB 3.2 隨身碟,其資料存取效能直逼固態硬碟,並可將 1TB 以上的 NAND Flash 濃 縮於隨身碟內,也持續推出高性價比 USB3.2 控制晶片及隨身碟,讓更多的消費者能享受到 USB3.2 帶來的便利與效能。 


(b)SD 控制晶片與產品 

SD (Secure Digital) 記憶卡(含 microSD Card) 是目前高畫質單眼相機、運動及空拍數位相機、行車紀錄器、印表機、智慧型手機與平板電腦等最為廣泛使用的一種儲存裝置。近年高容量卡片需求比重提升,TLC 以其低成本、高容量的特性,在 USB、SD Card 等消費性市場的運用最顯著。由於功能手機(Feature Phone)已被智慧型手機取代,搭售小型快閃記憶卡 microSD 的需求也逐漸轉向更高容量。


群聯在 SD 產品線著重於新功能的開發,支援新一代 SD8.0 規格 (SD Express),提供更高隨機/循序讀/寫效能的高容量卡片以支援高資料量的多媒體應用,也順勢進入利基市場,提供更高附加價值之產品,滿足一直未受重視的高階設備使用者的高階記憶卡需求,更能用以擴充手持式裝置內建快閃記憶體。此外,針對 DVR、空拍機等設備所需的不間斷、高畫質及高速錄影, 群聯已開發特殊客製化的 SD/microSD 解決方案,通過客人驗證,目前穩定量產中。 


(c)eMMC 

eMMC 快閃記憶體控制晶片,是為因應智慧型手機日益增長的記憶體需求所研發的產品。近年來由於智慧型手機的高速成長以及性能的提升,對於記憶體控制晶片的要求愈來愈高,其中包括高速傳輸、同時讀寫、背景運作、安全性、 省電等多功能。目前包括 Samsung、KIOXIA、SanDisk、SK Hynix、Micron 等國際 NAND Flash 大廠皆積極投入 eMMC 之研發,為快閃記憶體發展新趨勢, 且主要應用產品為智慧型手機、平板電腦、機上盒及 Smart TV 等多元化的電 子產品,深具成長爆發力。此嵌入式快閃記憶體不僅在存取速度上必須達到智慧型手機應用的需求,在品質可靠度要求更高於一般卡類儲存媒體之技術門檻。


群聯在快閃記憶體控制 IC 耕耘已久,領先的 NAND Flash 管理技術及累積的豐富經驗是開發此項產品最重要的基礎,加上群聯已申請之專利技術,足以在此領域取得領先的位置,發表具有競爭力的產品。群聯開發 JEDEC 固態技術協會所制訂之 eMMC 5.x 嵌入式快閃記憶控制晶片,已成功打入國際大廠供應鏈並穩定出貨,同時完成研發車用型高穩定度及可靠度 eMMC。 


(d)UFS 

智慧型手機功能日益精進,除手機處理器性能持續提昇,各種功能的 App 爆量增加,配備的照相機解析度也不斷提高,在在都需要更高效能、更高容量的儲存媒體。鑒於 eMMC 受傳輸介面電氣特性所限,難以繼續提昇資料傳輸速率,業界因而制定新的介面規格 UFS (Universal Flash Storage),目前 UFS 3.2 已可達到 eMMC 6 倍以上的資料傳輸速率,未來還會持續推出更高速的規格。 此外,UFS 也納入了廣為應用的 SCSI 架構,支援 multi-thread 資料存取,更能發揮快閃記憶體的性能。


群聯目前已完成產品原型驗證,持續積極投入研發資源,開發 UFS 控制晶片及整合解決方案,除了延續 eMMC 的市佔,更將擴大高階手持式裝置儲存媒體的滲透率。 


(e)SSD 

傳統的資訊、電子產品都使用硬碟為儲存媒體,然而隨著電腦產業軟硬體的迅速發展,時至今日硬碟已經無法跟的上其他電腦軟硬體的腳步,固態硬碟 (SSD)的產生正是在這種潮流中出現。不同於傳統硬碟以磁盤做為儲存的媒體, 固態硬碟使用的是快閃記憶體,具有如讀寫速度,使用順暢度,耗電量,噪音, 重量,尺寸等優勢。在雲端科技和平板電腦逐漸被重視後,對固態硬碟的需求更是迫切。


因此群聯電子一直致力於開發此創新的快閃記憶體控制晶片與系統產品因應市場需求,目前已有各種 SATA 以及 PCIE 介面的 SSD 晶片以及整體解決方案,能滿足通路、PC OEM 以及資料中心各自對 SSD 的需求,並持續以前瞻性的眼光設計出創新而領導性的技術/產品,俾能推昇固態硬碟的效能並降低單位成本,讓群聯 SSD 為更多更廣的應用創造更大的價值。


群聯,是一家NAND控制晶片、快閃記憶體模組公司,近5年ROE為14%,23%,27%,16%,16%。毛利率為29%,31%,25%,25%,22%。資產負債率為37%,41%,26%,25%,26%。2022年銷售產品以快閃記憶體及模組佔70%,控制晶片佔23%,其它佔7%。銷售區域以亞洲佔78%,美洲佔18%,其它佔4%。以應用來說,在20233Q,Controller佔25%,Consumer/Retail Module佔25%,Gaming Module佔15%,Embedded ODM Module佔12%,Industrial Module佔11%,Enterprise Module佔2%,其它佔6%。2022年KIOXIA進貨比例佔比為31%。公司研發人員從2017年的942人,增加到2023Q3的3023人。


策略合作

群聯主要從事快閃記憶體控制晶片及快閃記憶體應用系統產品(即隨身碟、記憶卡、嵌入式快閃記憶體及固態硬碟等)之研發與銷售,各項應用系統產品之主要原料為快閃記憶體。由於目前快閃記憶體製造者主要為韓國三星、 日本KIOXIA、韓國 Hynix 及美國Micron、Sandisk 等少數供應商,無論是控制晶片或系統產品在規劃初期就必需配合快閃記憶體規格進行研發及產品設計, 使控制晶片廠商或系統產品業者和快閃記憶體製造者的合作更緊密。


為與各 Flash 製造大廠保持技術上的良好溝通管道,並公司於 91 年引進策略合作夥伴 KIOXIA。由於 KIOXIA 擁有 NAND Flash 晶圓廠,可提供群聯 Flash 支援外,亦為 Secure Digital、xD-Picture 規格之創始者,加上與其他業者所推廣小型記憶卡規格有交互授權之協議,因此群聯透過與 Flash 製造大廠的良好合作,可順利投入各式 Flash 應用控制晶片之開發。群聯亦於 103~104 年 度透過私募發行新股方式引進策略合作夥伴 Kingston Technology Corporation 及研華投資股份有限公司。群聯並參與宇瞻科技之私募普通股,對於增加 Flash 原料的穩定來源及拓展產品銷售通路,各有不錯的助益。此外,群聯也於 2020 年於美國科羅拉多州成立策略研發中心,為 Enterprise SSD 市場布局。


掌控設計端與通路端

群聯除自行開發 NAND Flash 控制 IC 及從事 SSD、快閃記憶體模組產品等應用成品設計外,組裝製造絕大部分係交由外包合作廠商負責。應用成品行銷業務則自行透過台灣通路廠商或海外通路行銷至歐、美、日等地區, 不似傳統 IC 設計公司,僅負責 IC 之開發,再銷售至系統組裝業者,一但產品成熟或競爭同業投入後,存有壓低毛利率接單及庫存呆滯之壓力。因此, 群聯不似單純生產組裝之模組廠商僅賺取較低毛利之代工費用,而是位居系統產業鏈中附加價值最高的設計與行銷兩端,而享有較純 IC 設計公司更高的營收,亦較純組裝製造公司享有更高的獲利之競爭優勢。因此,群聯控制晶片產品之銷售對象包括 KIOXIA、Kingston、Micron 等 Tier-1 NAND 廠商,而系統應用 NAND 模組產品亦能憑藉對控制晶片技術全盤掌握而迅速完成產品製作而銷售予美國、歐洲及日本等各大品牌客戶與系統整合廠商等等。


競爭

NAND 產業應用越來越往內嵌式應用走,所要求的技術層次跳躍迅速,很多商機和技術核心都直接由 NAND Flash 大廠掌握。無法從 USB 2.0 隨身碟和快閃記憶卡 SD 控制晶片領域轉進 SSD、內嵌式記憶體 eMMC 和 USB 3.0 控制晶片的業者,已經被淘汰出局。群聯積極投入研發 資源,升級各項核心技術,進入高技術門檻的 eMMC、UFS 與 SSD 領域, 在通路和 PC OEM 市場都交出一定的成績,並利用策略聯盟的實力,持續茁壯。雖然不少 IC 公司未來仍規畫陸續加入內嵌式控制晶片行列,分食大餅,但此產業最關鍵核心是要與 NAND Flash 大廠緊密合作,才能順勢打入系統大廠的供應鏈。


Flash 應用產品之核心關鍵技術主要為控制晶及其韌體、軟體之整合技術,唯有具備專業的韌體技術能力,才能快速地開發出支援大廠之各種快閃記憶體規格並支援各種產品的高相容性的優質差異化與客製化產品,呈現持續性的市場競爭力。群聯因同時具有快閃記憶體控制晶片及韌體 (Firmware)的優異設計能力,及開發系統應用產品的整合技術能力,可完整提供從控制晶片 IC 至記憶體模組成品的儲存技術全方位方案,擁有獨特且優異的市場競爭力,相信能持續在市場上穩健成長。


快閃記憶體產品應用領域持續擴大,市場需求快速成長,但由於對產品品質的要求快速提昇,技術能力較弱的廠商漸漸難以競爭。目前記憶體控制晶片的主要供應商包括群聯、Marvel、慧榮、鑫創、安國、聯陽、點序、智微等。至於快閃記憶體模組產品製造廠商眾多,國外部分有 Sandisk、 Kingston、及 Micron 等,而國內則有群聯、創見、宇瞻、威剛、廣穎等公司投入。


成長性

群聯 SSD 產品與嵌入式記憶體之相關控制晶片及成品的整體出貨金額約佔公司整體營收的 71%,並持續積極開發先進 UFS 與 PCIe SSD 控制晶片,以成為次世代高效能資料傳輸與客制化高速儲存裝置的最佳選擇,更重要的是,也持續布局伺服器、資料中心、以及車用儲存系統市場,掌握未來成長動能商機。此外,研發團 隊也積極投入關鍵 IP 開發及製程微縮,提供更新更完整的產品陣容,以期滿足因 5G 無線傳輸普及、邊緣運算、AI 人工智慧、與雲端服務等趨勢而高度提升的 NAND 儲存應用市場需求。

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