前不久的IIC Shenzhen活动上,我们在拆解秀分会场拆了Intel和英伟达的显卡,其中都发现来自华邦(Winbond)的串行闪存——这又是个细分赛道的隐形冠军。
虽然不像三星、美光这些大容量存储产品参与者那样占据主流市场价值,但从华邦自己提供的数据来看,其SPI NOR Flash市场份额全球第一(27%);SPI NAND Flash也拿下了13%的份额,位列铠侠和美光之后的第三;而在DRAM领域,华邦电子也是全球第五大DRAM厂商。
Fazail Khan(Winbond Segment Marketing Director)说华邦是全球第一的“core storage”供应商——从诸领域、包括我们原本认为非其主场的数据中心市场,其无处不在的存储芯片身影,大概也能看出个这名隐形冠军的大概。
从华邦电子2023年报来看,年度营收(operating revenue)约750亿新台币。营收主要构成包括有DRAM(现在名为Customized Memory Solution,占总营收19%)、闪存(32%)、逻辑IC(46%)和其他。
今年上半年,华邦电子营收约416亿新台币,存储业务营收达到了242亿新台币,相较去年同期增长38%。其中的CMS产品线已经占到营收的1/4。业绩报告中还提到,预期20nm的DDR4, LPDDR4等产品还会在下半年表现出亮眼的成绩。
华邦截止10月份的每月营收仍表现出同比增长。在现如今宏观经济背景,尤其存储价格不稳定的当下,这都称得上是十分出色的营收表现。对华邦存储产品的进一步深入,不仅有助于理清其实现业绩增长的基本思路,也有助于我们发现市场新机会和潜在增长点。
“立体打法”和“生态竞争”
“从整体上来看,现在的存储市场一定是立体打法,是生态竞争。”华邦电子产品总监朱迪在采访中说。所谓的生态竞争,即需要协同“上下游伙伴去打造整个生态”。所以最近华邦与NXP、Lattice一起相继联合举办了技术论坛活动。
“存储需要搭配主控平台使用。华邦的产品能够最大程度满足高带宽、低功耗需求,去配合主控芯片。”“大家也都希望实现合作的进一步加强,共同推出有竞争力的产品方案。”比如和NXP在活动上主推边缘计算应用,包括智能家居、工业、汽车等;联合Lattice,则聚焦AI CV类应用。
华邦电子产品总监 朱迪
朱迪说存储规格更多“是谈出来”,而不是简单基于现成的产品。“应用的发展日新月异,应用从无到有,就需要具备创新性的产品,也就需要主芯片厂商和存储厂商针对这样的应用给出有竞争力的方案。”
华邦与主芯片厂商的合作大致分两大类,包括华邦提供封装好的存储芯片,或者“更深入一点的,(与主芯片)做KGD合封(SiP)”。
对于前者,合作或生态仍然意味着存储与逻辑主芯片需要做软硬件的适配,乃至经过测试和验证(approved)。Fazail说,当客户选择了像是Lattice的FPGA以后,“就能快速无缝地加入华邦的闪存”,因为Lattice已经对华邦的对应闪存型号做过了验证,“所谓的经过测试和验证,也就是软硬件测试都已经完成。”
Fazail在演讲中提到某头部笔记本PC所用摄像头方案,在受限的空间(4mm)之下选择华邦的闪存
主题演讲中,Fazail列举了不少参考设计搭配方案,以表明与主芯片厂合作的紧密。“我们有着相同的客户、相同的市场,所以做了不少合作。”
朱迪则说,“客户拿到NXP, Lattice的方案以后,发现已经和华邦的存储产品,从软硬件层面都调好了,相关测试也都做完了,他们就能放心地拿来直接用了,不需要再付出额外的人力物力,也就加快了客户产品的上市时间。”
而在KGD合封的合作上,例如flash或DRAM以die的形式与逻辑电路die合封为一颗芯片,实现“更深入的绑定”。“这方面,我们和不少SoC厂商的配合也很密切。我们的DRAM产品可能接近一半(出货),都和各家SoC厂商的芯片做合封。”“这是个很值得骄傲的成绩,因为大型SoC客户的要求都很高”,不仅要求质量,而且要求稳定的供货。
找准市场机会的3款新品
这种所谓的“立体打法”,围绕构成生态的竞争,应当是华邦达成业绩持续增长的重要原因。而从具体产品入手,大概更能体现打法的“立体性”,以及华邦找准市场新机遇的能力。比如说华邦在联合技术论坛上特别介绍的三款产品:CUBE, HYPERRAM和安全闪存。
这其中CUBE应该是最能体现“立体”的产品形态了。CUBE全称Customized Ultra Bandwidth Element——从名称来看,一方面它是客制化的,“没有标准化”“需要与主控SoC紧密配合的”;另一方面,CUBE具备超高带宽特性。
从上面这张PPT来看,CUBE的超高带宽实现和HBM比较相似,主要是通过大量并行的IO口,以相对较低的频率达成。大量IO连接也决定了CUBE需以3D堆叠的方式,藉由TSV(硅过孔)与SoC die互联。
所以华邦与主芯片厂之间的合作,也从过去的KGD 1.0升级到了KGD 2.0。从图片中可知,SoC die位于CUBE die上方,下层可作为DRAM+硅电容+硅中介的角色存在——故称其为“element”。3D堆叠也令芯片实现了进一步的小型化,“适合小尺寸边缘设备”。
SoC厂商可按照需要,定制IO数量,“包括怎么摆放,后端怎么封装,怎么测试”,乃至“TSV、走线”等,“都需要合作讨论”。华邦定位CUBE应用方向在边缘计算,如智能摄像头、AR/VR、AI-NMC等。单die带宽在16GB/s-256GB/s之间,容量高至4Gb。据说在有必要的情况下也可以通过堆叠stack的方式来扩大容量。
朱迪在采访中说,已经有客户准备引入CUBE产品,预计后续就会有正式消息公布。
CUBE称得上是市场竞争中真正具备差异化的产品,于华邦而言是发展的潜在机会点。而HYPERRAM似乎也具备这样的潜质。HYPERRAM也就是HYPERBUS接口的pSRAM。在MCU/FPGA等需求更大内存时,通过8线串行接口连接外置的HYPERRAM,能够实现成本相对理想的高速数据传输。
未来的HYPERRAM 3.0采用串行16线,传输速度理论上还能提升1倍,据说可进一步满足边缘AI应用的需求。HYPERRAM本身具备的一些优势还包括超低功耗——待机和运行功耗都远低于SDRAM,低引脚数/小尺寸,走线方便、MCU/FPGA也节省了IO口资源。
虽然HYPERRAM本身已经存在很多年,但朱迪说HYPERRAM现在变得越来越流行,“主控厂商普遍都很欢迎这种产品”,包括4G物联网芯片、WiFi/蓝牙物联网芯片、屏驱动板、FPGA等,具体到功能手机、汽车仪表、智能家居、智能手表手环、蓝牙耳机等应用中都已经很普遍,囊括KGD, BGA, WLCSP等不同封装形式。
华邦32Mb-512Mb不同容量的HYPERRAM,当前正全面取代SDRAM与DDR1——而且朱迪提到SDRAM和DDR1产品会停留在上一代工艺,HYPERRAM会采用新工艺;其潜力也在于“未来是否能够取代DDR2,或许也有可能”。
除了HYPERRAM和CUBE之外,华邦在论坛上特别介绍的另一款产品是“安全闪存”。在华邦看来,系统资产安全需要同时关注主控芯片、存储与软件三者。闪存产品也需要确保安全,而非完全由主控芯片搞定存储安全。而华邦的TrustME安全产品,即所谓的“安全闪存”,就需要具备受认证、涵盖不同应用场景、有弹性、支持不同容量几个特点。
这系列安全闪存包含“进阶安全产品”与“高安规产品”两条线,对应不同等级的安全需求。其中的进阶型就已经具备安全数据存储、安全OTA固件更新、信任根与安全启动特性;而且是“第一个具备平台固件恢复力(PFR)的安全存储设备”,即韧性——在保护固件和配置数据之外,可以检测并从已遭受的攻击中恢复的机制。
华邦的基本理念在于主控芯片和安全闪存都要负责一部分安全特性,安全闪存负责安全初始化和信任根的一部分、平台状态证明的一部分、平台安全更新、加密随机数生成和加密密钥库;而主控芯片对应的负责安全初始化的一部分、平台状态证明的一部分、安全调试、软件攻击抵抗、密码操作和基于安全闪存生成的随机性来生成密钥。
此处尤为值得一提的是,华邦安全闪存产品经理戴士雄在演讲中特别提到一般藉由主控芯片做数据加密的方案,与安全闪存在数据保护方面的某个典型差异。
当攻击者通过一般刻录器读取闪存image时,于常规加密以后的普通闪存,读取到的是乱码密文——只不过考虑数据分布区域特性,及有迹可循的pattern,仍然能猜出某些部分大概是用来做什么的。而且未来的量子计算机亦有机会破解。
如果是安全闪存,则读出的数据将全部都是0,至少就数据层面确保了更进一步的数据安全。朱迪在采访中说,“如果flash和SoC没有完成握手、认证等过程,那么读出来的数据就是全0”。
华邦定义安全闪存的应用方向包括有汽车、工业及更多IoT设备——尤其部分国家地区即将更新的强制性安全标准,在华邦看来是安全闪存未来推广的重要机会;而且朱迪提到将普通闪存更换为安全闪存,可以直接pin-to-pin替换,软件稍作修改即可。
AI时代下的新征程
以上三款产品只是华邦当前发展策略的具体例子。华邦电子闪存产品副总经理韦文琳在开场演讲中提到,华邦的关注点在于高带宽、低功耗、系统微型化、安全性。再行回顾HYPERRAM, CUBE和安全闪存,大致上是能够看到这4个关注点的影子的。
朱迪也在演讲和采访中反复提到市场对于高带宽、小容量存储产品的需求是不可忽视的。所以我们会在几乎所有电子产品设计方案中看到Winbond的logo和名字。从消费、工业、汽车,到现在很流行说的智能工厂、智慧城市、智能家居,乃至AI,几乎方方面面都是华邦的机会点。
各类边缘、端侧和嵌入式设备上的AI已经无需赘述——朱迪在演讲中谈边缘AI应用对存储的具体需求时,提及“明确特点”在于“容量不需要很大,但带宽要求高”,所以华邦的LPDDR4产品就相当契合这样的需求;HYPERRAM与CUBE也是适配这一需求的新品,对应于不同需求的边缘AI场景。
不过实际上,即便华邦在论坛演讲中反复强调自己的主场是边缘,如文首所述的HPC设备及数据中心里头也能大量看到华邦存储产品的身影。例如在AI服务器中,CPU, GPU就都需要NOR flash存储配置或启动相关信息;
“还有BMC(Baseboard Management Controller)也需要搭配NOR flash,甚至有时因为可靠性需求就要用到2颗”;SmartNIC、光模块等组件也都是华邦的机会点。“我们虽然不做SSD大容量主存储,但NOR flash的应用机会也很多。”
可见“隐形冠军”的确还是渗透到了生活的方方面面的。而华邦的“立体打法”、积极实践生态合作、抓住差异化机会点的竞争策略,也令其真正能够在大环境并不理想、且异常卷的各类市场中游刃有余。