英偉達聯(lián)手三星攻堅鐵電NAND,破解AI算力與能耗雙重死結(jié)
關(guān)鍵詞: 存儲芯片 鐵電NAND 英偉達 三星電子
當前,存儲芯片的供需矛盾已演變?yōu)橹萍s行業(yè)發(fā)展的核心瓶頸。
3月13日消息,據(jù)韓國《首爾經(jīng)濟日報》最新報道,英偉達已正式攜手三星電子,共同組建聯(lián)合研發(fā)團隊,全力加速“鐵電NAND”(Ferroelectric NAND)的商業(yè)化進程。
當前,全球存儲市場正經(jīng)歷前所未有的震蕩。市場研究機構(gòu)Omdia最新數(shù)據(jù)顯示,全球NAND供應量在2022年觸及2138.7萬片晶圓的峰值后一路下滑,預計2026年將跌至1540.8萬片,即便到2028年也難以恢復至1761萬片水平,遠無法匹配AI爆發(fā)帶來的指數(shù)級需求。供需失衡直接導致價格飆升,僅今年第一季度,NAND閃存價格環(huán)比漲幅就高達90%。
更為緊迫的是,英偉達下一代AI加速器“Vera Rubin”計劃引入名為“推理上下文內(nèi)存存儲”(ICMS)的新型架構(gòu),據(jù)估算,僅此一項技術(shù)對NAND的需求就將占據(jù)全球總產(chǎn)量的9.3%。若無法解決供應問題,英偉達的算力交付將面臨中斷風險。與此同時,AI數(shù)據(jù)中心的“電力危機”同樣迫在眉睫。國際能源署預測,全球AI耗電量將從2024年的450太瓦時激增至2030年的950太瓦時。
在此背景下,鐵電NAND被視為能夠同時破解“容量短缺”與“功耗爆炸”兩大難題的重要技術(shù)之一。與傳統(tǒng)基于硅材料的NAND不同,鐵電NAND利用鐵電材料的獨特物理特性——無需施加外部高電壓即可保持正負極化狀態(tài)。這意味著,用鐵電材料替代硅,不僅能將工作電壓大幅降低,從而最多減少96%的功耗,還能因低電壓特性實現(xiàn)更高密度的堆疊。
目前,三星電子的NAND堆疊層數(shù)約為200至300層,而鐵電技術(shù)的成熟有望將這一數(shù)字推升至1000層以上。這種量級的密度提升,將徹底改變存儲芯片的物理形態(tài),為AI大模型提供近乎無限的本地存儲空間,同時極大緩解數(shù)據(jù)中心的散熱與供電壓力。
為了攻克鐵電材料復雜的物理特性并找到最優(yōu)器件結(jié)構(gòu),英偉達與三星的合作不僅限于硬件制造,更引入了強大的AI輔助研發(fā)能力。雙方聯(lián)合開發(fā)了一套專用AI算法,能夠?qū)⒉牧戏治雠c結(jié)構(gòu)模擬的速度較傳統(tǒng)方法提升一萬倍。這種“用AI設(shè)計AI硬件”的模式,極大地縮短了從實驗室到量產(chǎn)的周期。
在專利布局上,過去12年間,三星在鐵電器件領(lǐng)域的專利申請量高達255項,占比27.8%,超越英特爾、SK海力士及臺積電等巨頭,位居全球第一。去年年底,三星已成功展示“用于低功耗NAND閃存的鐵電晶體管”,此次與英偉達的深度綁定,旨在加速該技術(shù)的商業(yè)化落地。
英偉達此次“下場”造芯,是其構(gòu)建全棧AI生態(tài)的關(guān)鍵一步。此前,英偉達已通過投資硅光子學企業(yè)Lumentum Holdings、建立“英偉達加速量子研究中心”(NVAQC)等舉措,不斷拓寬技術(shù)邊界。如今聯(lián)手三星攻堅鐵電NAND,更是其確保未來十年算力霸權(quán)的戰(zhàn)略底牌。