Материал опубликован - 20/01/2004

Тенденции развития рынка флэш-памяти

Начиная...

В последнее время все чаще появляется информация о том, что производители DRAM, пытаясь компенсировать убытки от своего основного производства, начинают выпуск флэш-памяти. Более того, судя по сообщениям информационных агентств, в ближайшее время в этом секторе развернется нешуточная конкурентная борьба, причем, не только среди производителей флэш-памяти одного типа - обостряется противостояние производителей NOR-флэш и NAND-флэш.

Таким образом флэш-память в скором времени станет одной из основных технологий хранения информации. Причем развитие рынка происходит по двум направлениям: с одной стороны, оно подстегивается массовым переходом на цифровые устройства (плейеры, фотокамеры и т. д.), не говоря уже о стремительном росте популярности карманных вычислений, с другой - совершенствуется сама технология.

Предметный указатель

Карта Memory Stick Duo

Карта Smart Media

Карта Secure Digital

Карта xD-Picture

Карта MultiMediaCard (MMC)

Сравнение всех типов карт

Что мы имеем

По оценкам аналитиков в 2003 году на мировой рынок быол поставлено около 100 млн. карт флэш-памяти, а в дальнейшем это количество может увеличиться. Основным фактором роста поставок, как мы уже отмечали, цитируя индустриальные источники, является рост популярности цифровых камер и мобильных телефонов, оснащенных камерами. Продажи таких решений в 2004 году предположительно могут составить 100 млн. штук.

Рынок флэш-карт развивается циклически. Рост спроса и потребность в картах большой емкости привели к тому, что цена на 64 Мб карты упала до уровня порядка 27 долларов за штуку. В 2001 году, по сообщениям аналитиков Nikkei Electronics, карты на базе NAND-флэш были слишком дороги для потребителей и, поэтому, спрос на них был не очень велик. В 2002 году спрос на цифровые камеры привел к созданию дефицита карт NAND-флэш, что стабилизировало цены на эти решения. В 2003 году цена снова начала падать и если эта тенденция сохранится, 512 Мбит чипы NAND-флэш к концу 2005 года будут стоить менее 3 долларов, пропорционально снизится и цена на флэш-карты, что приведет к росту спроса на эту продукцию конечных потребителей. При оценке рынка флэш-карт, аналитики отмечают, что наибольший темп роста рыночной доли показали карты SD, поставки этих карт в 2003 году выросли до 33,7% (именно эти карты используются в качестве сменных носителей в цифровых камерах и мобильных телефонах). Если проводить оценку рынка исходя из того, какими слотами оснащаются камеры, лидером будут xD Picture card (28%), затем - те же SD (25%). В 2004 году, возможно, карты Secure Digital станут лидером - благодаря тому, что этот стандарт все чаще используется в камерах Canon и Nikon.

При глобальном рассмотрении не так плохи позиции Memory Stick: с 2002 по 2003 годы рыночная доля этих карт увеличилась с 19,2 до 24% - в основном благодаря "поддержке" Sony Ericsson; этот стандарт является еще одним претендентом на лидерство - в зависимости от того, насколько широко карты этого типа будут использоваться Nokia и Samsung (причем, не только в камерах). Рыночные доли CompactFlash и Smart Media явно сократились. В основном, это вызвано "узкой направленностью" этих карт - цифровые камеры и крайне небольшое количество MP3-плееров. MultiMediaCard же, поддерживаемый Nokia, может в ближайшее время стать очень популярным в Европе и Китае, где производитель телефонов занимает лидирующую позицию. Однако, телефоном Nokia со слотами под флэш-карты не очень распространены, поэтому дальнейший рост рыночной доли MMC под сомнением.

По мнению специалистов аналитической фирмы IDC, средняя емкость флэш-карты вырастет с 42 MB в нынешнем до 83 MB в 2006 году, причем цена одного мегабайта за указанный период снизится с 45 до 10 центов. Первая часть данного прогноза может показаться несколько странной, учитывая тот факт, что сегодня на рынке доступны флэш-накопители емкостью до гигабайта, однако при анализе ситуации все становится на свои места.

Действительно, вследствие некоего перманентного перехода на новые стандарты процесс увеличения емкости флэш-карт происходит не столь стремительно, как можно было бы ожидать. Так, если несколько лет назад основными форматами являлись (и в настоящий момент остаются) SmartMedia и CompactFlash, то сегодня фактически обязательным стало наличие в цифровом устройстве разъемов MultiMediaCard/Secure Digital либо Memory Stick.

Согласно недавним оценкам, доля CompactFlash в розничных продажах составляет более 40%, SmartMedia - порядка 30% и Memory Stick - около 25%, в то время как у MMC/SD она пока исчисляется несколькими процентами. Однако по истечении определенного промежутка времени положение на рынке может радикально измениться. Но обо всем по порядку.

Как отмечают в IDC, сейчас основной сферой применения съемных флэш-карт являются цифровые фотокамеры - на них приходится около двух третей используемых накопителей указанного типа, и подобная ситуация сохранится, по крайней мере, в течение ближайших нескольких лет. При этом, к примеру, в Соединенных Штатах, которые по распространенности передовых технологий уступают разве что Японии, только 15% домашних пользователей имеют цифровые аппараты, так что перспективность данного направления сомнений не вызывает.

Однако куда более важным для производителей флэш-карт направлением, как считают эксперты, являются мобильные телефоны, поскольку по мере развития технологий высокоскоростных беспроводных сетей неизбежно произойдет смещение акцентов от голосовых функций к функциям передачи данных. В частности, если в период с 2001 по 2006 гг. количество съемных флэш-накопителей, применяемых при работе с цифровыми камерами, по прогнозам IDC, увеличится с 35 до 62 млн. штук, то используемых с сотовыми аппаратами - с 600 тыс. до 150 млн. И вот тут-то меньшие физические размеры карт новых форматов, учитывая всеобщую тенденцию к миниатюризации, как раз и будут очень важны. Впрочем, равно как и малый уровень энергопотребления.

Особое внимание специалисты обращают на такую сферу применения комбинации "сотовый телефон плюс флэш-карта", как системы мобильной коммерции. Правда, анонсированный недавно защитный Mobile Commerce (MC) Extension Standard совместим со всеми существующими ныне форматами, но тут выбор последнего все-таки, скорее, будет продиктован конструкцией телефона, а в ней, как отмечалось выше, одним из основных критериев станет именно "чем меньше, тем лучше".

Некоторые производители мобильных телефонов уже анонсировали модели, позволяющие применять карты флэш-памяти. К примеру, поступивший в продажу мультимедийный аппарат P800 на платформе Symbian 7.0 от Sony Ericsson, снабженного разъемом Memory Stick Duo. Он, безусловно, весьма полезен при использовании функции встроенного MP3-плейера. Другой пример - в скором времени аппарат с поддержкой этой же технологии флэш-карт должен стать доступным пользователям услуг NTT DoCoMo.

"По мере развертывания высокоскоростных мобильных сетей сотовые телефоны будут все в большей степени оптимизироваться для передачи и работы с данными. А это подразумевает необходимость постепенного обеспечения в них новых функциональных возможностей", - заключает эксперт IDC Марио Моралес (Mario Morales).

В случае же фотокамер главный упор, судя по всему, должен быть сделан на высокую скорость обмена информацией. Именно она называется в числе основных достоинств xD-Picture Card - нового формата, разработанного Fuji Photo Film и Olympus Optical специально для цифровой фотографии. Конечно, говорить о его перспективах сегодня сложно, ведь анонс xD-Picture Card состоялся всего 3-4 месяца назад, хотя, безусловно, рыночные позиции Fuji и Olympus позволяют рассчитывать на успех.

Что касается Sony с ее форматом Memory Stick, то ей, как наш еженедельник и предсказывал несколько лет назад, действительно удалось занять нишу так называемых "универсальных" флэш-карт, пригодных для использования с практически любым устройством, и компания ее, безусловно, будет осваивать и дальше.

Выше нами осталась неохваченной еще одна область применения карт флэш-памяти - цифровые плейеры. Некоторые специалисты высказывают весьма интересную мысль о том, что популярность того или иного формата здесь будет во многом определяться наличием или отсутствием функций защиты от несанкционированного копирования. Иными словами, хорошо это или плохо, но технология Secure Digital, как бы не старались музыкальные издатели и производители устройств, может не найти широкой поддержки у массового пользователя - по крайней мере, к подобным выводам подталкивает опыт предыдущих попыток внедрения аналогичных решений.
Наконец, говоря о рынке флэш-памяти, не стоит забывать и о том, сколько внутренних микросхем применяется, к примеру, в тех же PDA, мобильных телефонах или цифровых плейерах. Кроме того, есть еще один сегмент - встраиваемая память, львиная доля которой (порядка 80%) приходится на оборудование для проводных и беспроводных коммуникационных систем. Согласно мнению экспертов еще одной ведущей аналитической фирмы - Cahners In-Stat/MDR, средний ежегодный прирост оборота здесь в период с 2000 по 2005 гг. составит 26,4%, и к 2005 г. объем продаж превысит полмиллиарда долларов.

Ну а с общей динамикой развития всего рассмотренного нами направления полупроводниковой индустрии и прогнозом на будущее можно ознакомиться с помощью диаграммы.

Технические характеристики различных типов карт памяти

Для справки

Флэш-память, появившаяся в конце 1980-х годов (Intel) является представителем класса перепрограммируемых постоянных ЗУ с электрическим стиранием. Однако стирание в ней осуществляется сразу целой области ячеек: блока или всей микросхемы. Это обеспечивает более быструю запись информации или, как иначе называют данную процедуру, программирование ЗУ. Для упрощения этой процедуры в микросхему включаются специальные блоки, делающие запись "прозрачной" (подобной записи в обычное ЗУ) для аппаратного и программного окружения.

Флэш-память строится на однотранзисторных элементах памяти (с "плавающим" затвором), что обеспечивает плотность хранения информации даже несколько выше, чем в динамической оперативной памяти. Существуют различные технологии построения базовых элементов флэш-памяти, разработанные ее основными производителями. Эти технологии отличаются количеством слоев, методами стирания и записи данных, а также структурной организацией, что отражается в их названии. Наиболее широко известны NOR и NAND типы флэш-памяти, запоминающие транзисторы в которых подключены к разрядным шинам, соответственно, параллельно и последовательно.

Первый тип имеет относительно большие размеры ячеек и быстрый произвольный доступ (порядка 70 нс), что позволяет выполнять программы непосредственно из этой памяти. Второй тип имеет меньшие размеры ячеек и быстрый последовательный доступ (обеспечивая скорость передачи до 16 Мбайт/с), что более пригодно для построения устройств блочного типа, например, "твердотельных дисков".

Способность сохранять информацию при выключенном питании, малые размеры, высокая надежность и приемлемая цена привели к широкому ее распространению. Этот вид памяти применяется для хранения BIOS, построения, так называемых, "твердотельных" дисков (memory stick, memory drive и др.), карт памяти различного назначения и т.п. Причем устройства на основе флэш-памяти используются не только в ЭВМ, но и во многих других применениях.

К минусам данного вида памяти можно отнести относительно невысокую скорость передачи данных, средний объем и дороговизну устройств с большой емкостью (свыше 512 Мбайт и более).

Элементы памяти флэш-ЗУ организованы в матрицы, как и в других видах полупроводниковой памяти. Разрядность данных для микросхем составляет 1-2 байта.

Операция чтения из флэш-памяти выполняется как в обычных ЗУ с произвольным доступом (оперативных ЗУ или кэш). Однако запись, сохраняет в себе некоторые особенности, аналогичные свойствам постоянных ЗУ.
Перед записью данных в ЗУ, ячейки, в которые будет производиться запись, должны быть очищены (стерты). Стирание заключается в переводе элементов памяти в состояние единицы и возможно только сразу для целого блока ячеек (в первых микросхемах предусматривалось стирание только для всей матрицы сразу). Выборочное стирание невозможно.

В процессе записи информации соответствующие элементы памяти переключаются в нулевое состояние. Также как и в ПЗУ без стирания можно дозаписать нули в уже запрограммированные ячейки, однако, необходимость в такой операции относительно редка.

Фактически при операции записи производится два действия: запись и считывание, но управление этими операциями производится внутренним автоматом и "прозрачно" для процессора.
Разбиение адресного пространства микросхемы флэш-памяти на блоки обычно бывает двух видов: симметричное и асимметричное.

В первом случае, называемом также Flash File, все блоки (стирание, в пределах каждого из которых, производится только для всего блока сразу) имеют одинаковый размер, например, 64 Кбайт или 128 Кбайт. Количество блоков зависит от емкости микросхемы. Например, в микросхеме 28F128J3 (Intel Strata Flash) емкостью 128 Мбит (16 Мбайт) имеется 128 блоков по 128 Кбайт.

В случае асимметричной архитектуры, называемой иначе Boot Block, один из блоков, на которые разбито адресное пространство микросхемы, дополнительно разбивается на меньшие блоки. Например, в микросхеме 28F640C3 (Intel Advanced+ Boot Block) емкостью 64 Мбит, выделен один загрузочный (Boot) блок, размером 64 Кбайт, разбитый на 8 блоков параметров (parameter blocks) по 8 Кбайт, и 127 основных (main) блоков по 64 Кбайт. Причем загрузочный блок может размещаться либо в начале либо в конце адресного пространства микросхемы.

Флэш-память используется для различных целей. Непосредственно в самой ЭВМ эту память применяют для хранения BIOS (базовой системы ввода-вывода), что позволяет, при необходимости, производить обновление последней, прямо на рабочей машине. (Надо отметить, что без особой необходимости и при отсутствии соответствующего опыта, производить такие операции не рекомендуется.)

Другим применением флэш-памяти, получившим достаточно широкое распространение, являются, так называемые, "твердотельные диски" (solid-state disks), эмулирующие работу внешних винчестеров. Такое устройство имеет габариты порядка 70?20?10 мм, подключается, обычно, к шине USB и состоит из собственно флэш-памяти, эмулятора контроллера дисковода и контроллера шины USB. При включении его в систему (допускается "горячее" подключение и отключение) устройство с точки зрения пользователя ведет себя как обычный (съемный) жесткий диск. Конечно, производительность его меньше, чем у жесткого диска: скорость передачи при записи и чтении составляет менее одного мегабайта в секунду. Емкость таких "дисков" находится в пределах от 32 до 2 Гбайт (на конец 2003 г.).

Более общее применение флэш-память находит в различных модификациях карт памяти, которые используются не только в компьютерах разных классов, но и в цифровых видео- и фотокамерах, плеерах, телефонах, музыкальных центрах и другой медиатехнике. Причем такая карта может также быть и сменной картой в твердотельном диске.

Новости по теме:

- Intelligent Stick — супер тонкий модуль флеш-памяти [03.01.2004]
- USB 2.0 флеш-диски Princeton [21.12.2003]
- USB флеш-диск с повышенной степенью защиты [15.12.2003]
- Mini USB 2.0 флеш-драйвы от Iomega [31.10.2003]
- Sandisk выпустит Wi-Fi-адаптер и флеш-карту в одном корпусе [11.07.2003]