HDD蠶食手機儲存市場 NOR/NAND以技術及購併策略應戰

2006-08-21
手機儲存市場原是NOR快閃記憶體廠商的天下,近幾年,NAND快閃記憶體廠商不斷提升自身技術、迎頭趕上。但隨著手機內建多媒體影音功能的需求增長,市場上又出現另一生力軍-硬碟機廠商。硬碟機廠商為了搶食市場大餅,在加強降低功耗、縮小尺寸、增強防震等技術上孜孜矻矻。快閃記憶體廠商也開始思考如何突破現有技術瓶頸,試圖結合NOR與NAND的優點。
手機儲存市場原是NOR快閃記憶體廠商的天下,近幾年,NAND快閃記憶體廠商不斷提升自身技術、迎頭趕上。但隨著手機內建多媒體影音功能的需求增長,市場上又出現另一生力軍-硬碟機廠商。硬碟機廠商為了搶食市場大餅,在加強降低功耗、縮小尺寸、增強防震等技術上孜孜矻矻。快閃記憶體廠商也開始思考如何突破現有技術瓶頸,試圖結合NOR與NAND的優點。  

為了儲存與日俱增的手機多媒體內容,記憶體儲存容量持續攀升,硬碟機(HDD)廠商也積極搶進原本由NOR及NAND快閃記憶體廠商競逐的手機記憶體市場。有鑑於蘋果(Apple)在可攜式裝置內使用微型硬碟,手機廠商也開始考慮將硬碟納入手機未來發展藍圖中,即便是NAND型快閃記憶體大廠三星也不例外,自2004年9月至今,該公司已陸陸續續推出四款內建硬碟的手機(表1)。  

自從推出內建3GB硬碟的百萬畫素智慧型手機SGH-i300後,三星開始將硬碟手機整合數位相機、MP3播放機以及電子郵件等多項需要高容量記憶體的功能。特別的是,SGH-i300手機還支援隨插即用功能,因此可被當成行動硬碟裝置來使用。而該公司推出的第四款硬碟手機SGH-i310,更內建高達 8GB儲存容量,為i300手機的升級版,主推音樂播放功能,可儲存2,000首MP3歌曲,並內建音樂播放器、雙揚聲器和擴大器,同時,包括200萬畫素數位照相、藍芽列印和視訊輸出連接等其他功能,實屬一款功能強大的智慧型手機。分析師表示,由於手機功能日趨複雜,儲存容量不斷提高,因此除了NAND 快閃記憶體外,未來採用硬碟的手機量將不斷攀升,尤其是音樂手機、電視手機等需要儲存大量多媒體影音內容的手機。  

Parks Associates在其研究報告中也表示,過去基於手機對儲存媒介的獨特需求,因此硬碟儲存裝置要進入手機市場非常困難,但隨著多媒體內容風潮興起,硬碟將有機會跨足以儲存容量為最重要考量的手機市場。  

包括希捷(Seagate)、日立、Cornice等硬碟廠商皆已布局手機儲存市場,希捷表示,當手機配備更多功能且需要更多的儲存空間時,手機內建硬碟機的比率將會開始起飛,且這股趨勢將成為小型硬碟機重要的成長動力。  

希捷推出高達12GB微型硬碟  

針對手機市場推出ST1系列硬碟機,希捷結合其自行開發的RunOn技術,能自動補償硬碟機因使用者運動時所帶來的衝擊,確保硬碟機即使在經常發生撞擊的行動環境下,仍可維持不中斷的資料流。該公司表示,希捷具有先進的技術和豐富的垂直整合經驗,因此能夠更快速且更順利的將技術整合至1~3.5吋的規格設計,而且該公司已建置許多特別的功能於小型硬碟機當中,以符合掌上型應用的需求,例如RunOn技術和G-Force Protection防撞技術。RunOn技術包含二項重要的功能:  

.新狀態回饋(New State Feedback, NSFB):讓硬碟機能夠追蹤系統最新的運動狀態。  

.隨機震動伺服補償(Random Vibration Servo Compensation, RVSC):讓硬碟機能夠根據其所觀察的型態,計算最可能的預期運動並予以調整。  

希捷表示,硬碟機結合RunOn技術之後,不論步行或跑步,使用者都可以維持他們的步伐,不會因為音樂串流中斷而感到困擾。  

希捷也運用G-Force Protection以保護硬碟機免於因不慎使用而承受撞擊損壞,許多內建硬碟機的設備不慎掉落時,讀寫頭都正好置於儲存碟片的上方,導致讀寫頭撞擊碟片而使得讀寫頭碎片散落在硬碟機內,並且在碟片上留下細微的凹陷。希捷表示,不慎掉落的情形在所難免,因此ST1系列硬碟機採用G-Force Protection防撞技術,在關機時將讀寫頭自儲存碟片上移開(圖1),如此一來,當不慎掉落時,將不會有任何元件與硬碟機內的儲存媒介相互碰觸,而該技術使得採用ST1系列硬碟機的掌上型設備將變得更加耐用及可靠。  

目前希捷供應硬碟機樣本給手機製造商,預計在2007年,其客戶的手機產品將會上市。該公司並表示,希捷最新一代、高達12GB容量的1吋硬碟機 ST1.3系列(圖2),將於2006年下半年開始供貨,並計畫在2007年開始供應1.8吋的硬碟機,這些硬碟機產品均符合消費性電子製造商的需求,有助生產內建高儲存容量的消費性電子產品。  

NAND占優勢 HDD技術待提升  

雖然硬碟機勢力正在手機儲存市場萌芽,但現今,較小尺寸的NAND快閃記憶體較佳的抗震功能及低功率消耗,卻更受到手機廠商的重視。Parks Associates在其研究報告中表示,由於手機的多媒體資料庫不斷成長,行動儲存需求提升為勢所必然,然而以現階段的技術而言,快閃記憶體提供的容量將無法滿足該需求,因此硬碟機正好能夠彌補容量不足的缺失,可是對於大多數的手機用戶來說,其購買手機的依據多為外型、尺寸大小、耗電量或其他功能,較少以儲存容量做為採購準則,因此大部分的手機用戶將會偏好採用快閃記憶體的手機。  

所以必須加強硬碟機的產品設計,使硬碟手機在效能及外型上可以和快閃記憶體的手機相匹敵。Parks Associates表示,以功能來說,快閃記憶體擁有低功耗及可靠性的優勢,硬碟手機必須證明在這方面其實不如消費者想像來得差,這樣硬碟手機才能利用其龐大儲存容量的優勢,來彌補不足,目前也可看到一些硬碟廠商開始著手改善硬碟機較弱勢的地方,例如希捷和Cornice已提升其1吋硬碟機的省電特性,並且縮小硬碟尺寸、增強防震功能,即使從1.5公尺高的位置掉落地面也不會損毀硬碟機。  

Spansion則強調快閃記憶體的優勢,該公司表示,與傳統的硬碟相比,將快閃記憶體當作硬碟使用可帶來相當多好處,快閃記憶體是一種非揮發性記憶體,即不包含可移動元件,這一點非常重要,因為如果設備中包含移動元件,當設備掉落時很容易發生故障。另外,避免使用移動元件也可以大幅降低功耗,延長可攜式裝置的電池壽命。由於功耗降低,裝置毋須使用風扇,加上系統中不包含移動元件,設備運轉的噪音也將大為降低,而且快閃記憶體較傳統硬碟小巧,有助於縮小終端產品的體積。另外,快閃記憶體的讀取速度也比傳統硬碟要快上幾倍,從而減少系統對RAM的需求並提高檔案載入速度。  

SanDisk購併msystems發揮綜效  

面對硬碟機廠商開始蠶食手機市場,快閃記憶體廠商也動作頻頻,無論是在技術提升方面,或是結盟合併部分。全球快閃記憶卡產品供應商SanDisk於 2006年8月1日正式宣布購併儲存解決方案供應商msystems,此事件無疑是近來記憶體市場上最熱門的話題。這兩家公司皆以提供NAND快閃記憶體解決方案為主,預期透過此次購併能締造更完整的手機儲存解決方案,並善用SanDisk的製造與技術專利權,以及msystems新開發的x4技術,連結原來設備製造商(OEM)與零售客戶間的關係,可徹底發揮合併綜效。  

SanDisk董事長暨執行長Eli Harari表示,這項購併案將可為該公司與msystems帶來強大的凝聚力,讓彼此的產品、客戶、通路、技術和製造基礎相輔相成,並進一步加速彼此的創新步調,就短期而言,SanDisk將力求滿足手機製造商和行動網路業者(MNO)對儲存裝置的需求,就長期而言,可透過msystems優異的技術能力發展新一代消費性快閃儲存裝置,此外,NAND快閃記憶體市場發展尚處起步階段,且市場商機相當龐大。  

msystems總裁暨執行長Dov Moran則表示,該公司擁有mDOC、megaSIM、U3、x4等NAND快閃記憶體技術,完成這項策略性協議後,msystems仍能持續支援 OEM客戶,並且,可望SanDisk帶領msystems量產x4技術和未來創新技術的產品。  

NOR與NAND結合  

在技術提升上,快閃記憶體廠商不約而同推出結合NOR與NAND快閃記憶體優點的解決方案,如NAND快閃記憶體大廠三星及NOR快閃記憶體大廠 Spansion正朝此目標邁進。iGillottResearch的研究資料顯示,目前在消費性電子設備中,通常使用兩種快閃記憶體來儲存程式碼和資料:  

.NAND通常被用作資料儲存,因為它能夠以較低的成本提供最高的容量。MP3播放器通常使用NAND快閃記憶體儲存歌曲。NAND通常不被用於儲存應用程式碼,因為這種資料須被連續讀取,而NAND快閃記憶體不支援對特定位置的讀取。如果將NAND用於儲存應用程式碼,那麼程式碼會先被複製到 DRAM。儘管這樣能夠提供一個可行的解決方案,但是額外的DRAM需求會抵銷NAND的成本優勢。  

.現有的大部分手機設計都採用NOR架構,主要用於儲存應用程式碼,NOR允許讀取儲存在某個特定記憶體位置的內容。當然,也可有效地儲存資料,但它的價格一直高於NAND。不過,NOR上市時間較早,已被廣泛應用於消費性電子、DVD播放器、汽車及電信設施等。  

MirrorBit ORNAND(圖3)是Spansion開發的一種新型快閃記憶體架構,它結合NOR與NAND快閃記憶體的優點,MirrorBit ORNAND建立在Spansion獨創的MirrorBit技術基礎之上,MirrorBit ORNAND可為手機OEM廠商提供諸多好處,例如比NOR更快的寫入速度及比NAND更快的讀取速度,以支援多媒體應用及功能;還有比NOR更高的可靠性、與NAND相當的成本優勢、在單一平台上可擴展至高達3GB的容量等優異表現,為手機OEM廠商提供一個可擴展的資料儲存平台。Spansion表示,該公司的的容量能夠從滿足基本手機市場的32MB,擴展到針對多功能手機與智慧型手機市場的3GB,此外,為增加多功能手機的功能, MirrorBit ORNAND可加裝至MirrorBit NOR平台,以便使用共用軟體,降低開發新型手機所需要的時間和成本。  

NOR/NAND/HDD各擅勝場  

Parks Associates推測至2011年,對於20GB以上儲存容量的需求者將占整體手機人口7%,大約有15%使用者需要1G~10GB的儲存空間,而 75%使用者只需要低於1GB的儲存容量。相較於2006年3,500萬台出貨量,2011年全球硬碟可攜式裝置,如數位音樂播放器、可攜式多媒體播放器以及手機等出貨量將高達8,000萬台。Parks Associates並保守估計,在此六年間,硬碟機的主要應用將在高階數位音樂播放器、多媒體手機以及中高階的可攜式多媒體播放器市場。  

針對三大儲存媒介,英特爾快閃記憶體產品技術長Ed Doller認為可以明確區隔定位,2006年,NOR快閃記憶體將在32M~1GB應用占主導地位,NAND則以1G~4GB應用為主,而4GB以上的應用則以微型硬碟為主流。  

(詳細圖表請見新通訊元件雜誌67期9月號)  

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