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  世界半导体贸易统计组织(WSTS)将所有半导体按照结构功能划分为集成电路、分立器件、光电子器件与传感器四大类。

 

  集成电路简称IC(Integrated Circuit)，是采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容等元件集成在半导体晶圆上，成为具有所需电路功能的微型结构，占全球半导体市场份额的83%。

  集成电路可进一步细分为承担计算功能的逻辑芯片、承担存储功能的存储芯片，承担传输与能源供给功能的模拟芯片以及将运算、存储等功能集成于一个芯片之上的微控制单元(MCU)，它们的市场份额分别占到半导体总体市场份额的28.22%、27.39%、13.28%、14.11%，逻辑芯片与存储芯片占比较高。

  非集成电路半导体元件(分立器件、光电子器件、传感器)的市场份额占半导体总体市场份额的17%，我们也会在在系列后续文章中详细介绍。

  存储芯片是半导体的一大重要分支，2020年存储芯片的市场规模约占半导体总市场规模的22.41%，存储芯片可按数据是否易失分为非易失性存储芯片与易失性存储芯片.

  易失性存储芯片可分为动态随机访问存储器(DRAM)与静态随机访问存储器(SRAM)，非易失性存储器则可分为NOR FLASH与NAND FLASH与只读存储器。根据IC insights的统计数据，2021年以以销售额口径计算的市场规模NAND FLASH占比为56%，DRAM为41%，其它为3%。

  DRAM

  DRAM(Dynamic Random Access Memory)是易失性存储器的重要分支，易失性存储器的特点是断电丢失数据，例如我们平时使用word或excel时如果没有点保存，突然关机或断电后再重启时文件便会丢失，就是因为我们没点保存时数据是存储在电脑内存中，只有我们点击保存后，数据才会保存在硬盘中，而电脑内存使用的就是DRAM。

  有小伙伴疑惑为什么在有了硬盘的基础上还会有内存，内存的意义在于如果计算机的每一次运算都需要直接从硬盘中抓取数据，会极大降低计算机的运行效率。

  易失性存储器断电丢失数据的根本原因在于其存储方式，DRAM的每一个bit cell(存储单元)由一个电容与一个晶体管两个元器件组成，晶体管起开关作用，DRAM的存储原理是通过电容充放电后的电势高低代表0和1，从而起到存储功能，而电容在断电的情况下会漏电，存储信息会因为电容的漏电而无法识别。

  DRAM所使用的电容容量极小，电子仅能保存几毫秒的时间，为了使电子不丢失，每隔几毫秒就要充电刷新一次，这就是DRAM名称中动态(Dynamic)的由来，而另一种无需频繁充电刷新的易失性存储器则被称为SRAM。

  虽然DRAM具有断电丢失数据的缺点，但由于读写速度较快被应用于PC机的内存、智能手机、服务器。2020年DRAM下游需求中，智能手机、服务器、PC机占39.7%、34.9%与12.6%，三者合计90%。SRAM的读写速度更快，但价格较高，可用于容量要求较小但读写速度要求更高的高速缓冲存储器如CPU缓存。

  全球DRAM产品目前由三星、SK海力士与美光垄断，三者市场份额占到95%，三星于2020年上半年完成10nm制程DRAM的出货，为业内最高水平。国内DRAM领域代表企业有长鑫存储(IDM)与兆易创新(fabless)，兆易创新2021年首款DRAM芯片实现量产，主要面向工控等利基市场，长鑫存储的工艺制程正处于16nm-19nm阶段，相比三巨头落后约4年-5年。

  FLASH：便携式设备存储主力

  相对于DRAM在易失性存储器中的地位，FLASH则是非易失性存储器最重要的分支，非易失性存储器的特点是断电不失数据，这使得FLASH能够在没有电流供应的条件下长久地保存数据。我们电脑中的硬盘所用的存储芯片就是FLASH。

  FLASH的unit cell(存储单元)是一个含有源极、漏极与栅极的三端器件。

  在向栅极施加正向偏压时，电子在隧穿效应下从隧穿层进入浮栅存储起来，阈值电压较高，对应逻辑为0。

  在向栅极施加负向偏压时，浮栅中的电子退出隧穿层，阈值电压较小，对应逻辑为1，这个过程就就完成了信息的存储。

  即使电流消失，阻挡层与隧穿层也能保证浮栅中的电子不丢失，从而保证数据的完整性。

  FLASH相比DRAM的优点在于断电不失数据，且成本较低，缺点在于由于每一次写入数据均需要擦除一次，使得写入速度慢于DRAM。

  FLASH存储芯片可进一步细分为NOR FLASH与NAND FLASH，NAND的擦除操作简便，而NOR则要求在进行擦除前先要将每一个存储单元均写入数据，然后才能做擦除，因此NAND的写入速度相比NOR更快。

  DRAM、NAND FLASH/NORFLASH三类存储芯片对比

  DRAMNAND FLASHNOR FLASH

  成本高低中

  读取速度快慢中

  写入速度快(无需擦除)中低

  容量低高中

  市场份额56%41%2%

  NOR主要应用于早期电脑与老式功能机，这些设备存储器的主要需求在于读取系统程序，读取速度快的NOR占优，但随着智能手机的不断发展，NAND写入速度快的优势显现，NOR的市场规模不断萎缩，直到2016年后TWS耳机的兴起NOR才逐渐走出谷底。