AI浪潮對(duì)存儲(chǔ)器提出了更高要求，高容量、高性能存儲(chǔ)產(chǎn)品重要性正不斷凸顯，存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)技術(shù)與產(chǎn)能之爭(zhēng)也因此愈演愈烈：NAND Flash領(lǐng)域，閃存堆疊層數(shù)持續(xù)提升；DRAM領(lǐng)域HBM持續(xù)擴(kuò)產(chǎn)，技術(shù)不斷迭代，同時(shí)3D DRAM潛力備受關(guān)注；兼具DRAM與NAND Flash優(yōu)勢(shì)的新型存儲(chǔ)技術(shù)再次被原廠提及；PCIe 5.0尚未全面普及，PCIe 7.0已經(jīng)開始蓄勢(shì)待發(fā)…

三星第九代V-NAND閃存啟動(dòng)量產(chǎn)

三星近日宣布其第九代V-NAND 1Tb TLC產(chǎn)品開始量產(chǎn)，今年下半年三星將開始量產(chǎn)四層單元（QLC）第九代V-NAND。

與三星上一代產(chǎn)品第八代V-NAND相比，第九代V-NAND 1Tb TLC產(chǎn)品提高約50%的位密度(bit density)，功耗也降低了10%。同時(shí)，三星通過通道孔蝕刻技術(shù)（channel hole etching）提高了生產(chǎn)效率，該技術(shù)通過堆疊模具層來創(chuàng)建電子通路，可在雙層結(jié)構(gòu)中同時(shí)鉆孔，達(dá)到三星最高的單元層數(shù)，從而最大限度地提高了制造生產(chǎn)率。

第九代V-NAND配備了下一代NAND閃存接口“Toggle 5.1”，可將數(shù)據(jù)輸入/輸出速度提高33%，最高可達(dá)每秒3.2千兆位（Gbps）。三星表示 ，通過最新的V-NAND，三星將在高性能、高密度SSD市場(chǎng)中持續(xù)創(chuàng)新，滿足未來人工智能時(shí)代的需求。

三星新聞稿中未公布第九代V-NAND層數(shù)，此前業(yè)界表示，三星第八代V-NAND閃存為236層，第九代V-NAND閃存預(yù)計(jì)是290層。

除了三星外，美光、SK海力士、鎧俠/西數(shù)等原廠也在持續(xù)提高NAND堆疊層數(shù)。從原廠動(dòng)作來看，200層遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是終點(diǎn)，三星計(jì)劃2030年前實(shí)現(xiàn)1000層NAND Flash，鎧俠則計(jì)劃到2031年批量生產(chǎn)超過1000層的3D NAND Flash芯片。


2024是DRAM技術(shù)迸發(fā)活力的一年

從1998年三星生產(chǎn)出最早的商用DDR SDRAM芯片，到DDR1、DDR2、DDR3、DDR4的延續(xù)，再到今年躍升主流的DDR5，和即將到來的DDR6、DDR7，DRAM技術(shù)還在持續(xù)突破。按照不同的應(yīng)用場(chǎng)景劃分，固態(tài)技術(shù)協(xié)會(huì)（JEDEC）把DRAM分成標(biāo)準(zhǔn)DDR、LPDDR、GDDR三類，其中DDR主要應(yīng)用于服務(wù)器和PC端，LPDDR主要應(yīng)用于手機(jī)端和消費(fèi)電子，GDDR的主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)閳D像處理領(lǐng)域，近期上述三類DRAM技術(shù)新品對(duì)原廠營(yíng)收占比貢獻(xiàn)不斷上升。


2024年是DDR5/LPDDR5的天下

在主流DRAM市場(chǎng)格局上，三星、美光、SK海力士三分天下，目前DDR5/LPDDR5市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)

以上述三家為主流。此外，中國(guó)臺(tái)灣存儲(chǔ)企業(yè)華邦及南亞科技，以及大陸存儲(chǔ)企業(yè)長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)的定位也在主流DRAM市場(chǎng)。

從過往歷史看，每代DDR新標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后都需要經(jīng)過2年左右的優(yōu)化，才能實(shí)現(xiàn)性能的較為全面的穩(wěn)定提升，而后實(shí)現(xiàn)對(duì)上一代產(chǎn)品的市場(chǎng)替代則可能需要3到5年的時(shí)間。業(yè)界數(shù)據(jù)顯示，DDR3和DDR4都享有大約7年的生命周期。DDR4存儲(chǔ)器標(biāo)準(zhǔn)于2012年發(fā)布，而其初代產(chǎn)品則于2014年入市，直到2016年才實(shí)現(xiàn)了市場(chǎng)份額的大幅提升。

對(duì)于最新一代的DDR5而言，經(jīng)歷了2023年上半年的產(chǎn)能爬坡和性能攀升，下半年在三大原廠營(yíng)收比重不斷上升，并在2024年正式迎來黃金發(fā)展期。

據(jù)TrendForce集邦咨詢研究顯示，2023年四季度三星（Samsung）營(yíng)收高達(dá)79.5億美元，季增幅度逾五成，主要受惠于1alpha nm DDR5出貨拉升，使得Server DRAM的出貨位元季增超過60%。SK海力士（SK hynix），雖然出貨位元季增僅1~3%，然持續(xù)受惠于HBM、DDR5的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，以及來自于高容量Server DRAM模組的獲利，平均銷售單價(jià)季增17~19%，第四季營(yíng)收達(dá)55.6億美元，季增20.2%。美光（Micron）量?jī)r(jià)齊揚(yáng)，出貨位元及平均銷售單價(jià)均季增4~6%，DDR5與HBM比重相對(duì)低，故營(yíng)收成長(zhǎng)幅度較為和緩，第四季營(yíng)收達(dá)33.5億美元，季增8.9%。

而LPDDR5方面，TrendForce集邦咨詢認(rèn)為，AI PC有望帶動(dòng)PC平均搭載容量提升，并拉高PC DRAM的LPDDR比重。以Microsoft定義的滿足NPU 40 TOPS的CPU而言，共有三款且依據(jù)出貨時(shí)間先后分別為Qualcomm Snapdragon X Elite、AMD Strix Point及Intel Lunar Lake。其中，三款CPU的共同點(diǎn)為皆采用LPDDR5x，而非現(xiàn)在主流采用的DDR SO-DIMM模組，主要考量在于傳輸速度的提升；以DDR5規(guī)格而言，目前速度為4800-5600Mbps，而LPDDR5x則是落于7500-8533Mbps，對(duì)于需要接受更多語言指令，及縮短反應(yīng)速度的AI PC將有所幫助。因此，TrendForce集邦咨詢預(yù)期，今年LPDDR占PC DRAM需求約30~35%，未來將受到AI PC的CPU廠商的規(guī)格支援，從而拉高LPDDR導(dǎo)入比重再提升。

行業(yè)人士表示，由于DDR5/LPDDR5(X)技術(shù)愈發(fā)成熟，其保質(zhì)期或?qū)⒈壬弦淮L(zhǎng)。目前，存儲(chǔ)廠商目前擴(kuò)產(chǎn)重點(diǎn)集中在HBM、DDR5與LPDDR5(X)產(chǎn)品上。

TrendForce集邦咨詢研究顯示，產(chǎn)能規(guī)劃方面，三星去年第四季大幅減產(chǎn)，在庫(kù)存壓力改善后，今年第一季投片開始回升，稼動(dòng)率約為80%。下半年旺季，需求預(yù)期將較上半年明顯增溫，產(chǎn)能會(huì)持續(xù)拉高至第四季。SK海力士則積極擴(kuò)張HBM產(chǎn)能，投片量緩步增加，隨著HBM3e量產(chǎn)后，相關(guān)先進(jìn)制程投片亦持續(xù)上升。美光投片量有回溫趨勢(shì)，后續(xù)將積極增加其先進(jìn)制程1beta nm比重，用于生產(chǎn)HBM、DDR5與LPDDR5(X)產(chǎn)品，因先進(jìn)制程的設(shè)備增加，屆時(shí)產(chǎn)能將較為收斂。


GDDR7顯存標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布

3月6日，JEDEC（固態(tài)技術(shù)協(xié)會(huì)）正式發(fā)布了GDDR7顯卡（JES239圖形雙倍數(shù)據(jù)速率(GDDR7)SGRAM）技術(shù)規(guī)范，旨在提供更高的帶寬、更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、更高的能效和更大的存儲(chǔ)容量，以支持未來高性能計(jì)算應(yīng)用的發(fā)展。

官方披露，JESD239GDDR7是第一款使用脈沖幅度調(diào)制(PAM)接口進(jìn)行高頻操作的JEDEC標(biāo)準(zhǔn)DRAM。其PAM3接口提高了高頻操作的信噪比(SNR)，同時(shí)提高了能效。通過使用3個(gè)電平(+1、0、-1)在2個(gè)周期內(nèi)傳輸3個(gè)比特，而傳統(tǒng)的NRZ(非歸零)接口在2個(gè)周期內(nèi)傳輸2個(gè)比特，PAM3在每個(gè)周期內(nèi)提供了更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，從而提高了性能。

相比GDDR6，GDDR7的帶寬是其兩倍，每個(gè)器件的帶寬可達(dá)192 GB/s。這是通過增加獨(dú)立通道數(shù)量至4個(gè)來實(shí)現(xiàn)的。GDDR7還支持16 Gbit至32 Gbit的密度，并包括支持雙通道模式，可以將系統(tǒng)容量翻倍，可以滿足未來圖形、游戲、計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和人工智能應(yīng)用對(duì)高內(nèi)存帶寬不斷增長(zhǎng)的需求。

同時(shí)，核心獨(dú)立的 LFSR(線性反饋移位寄存器)訓(xùn)練模式，帶有眼罩和錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器，可提高訓(xùn)練精度，同時(shí)縮短訓(xùn)練時(shí)間。此外，通過整合最新的數(shù)據(jù)完整性功能，包括帶實(shí)時(shí)報(bào)告的片上 ECC (ODECC)、數(shù)據(jù)中毒、錯(cuò)誤檢查和清理以及帶命令阻塞的命令地址奇偶校驗(yàn)(CAPARBLK)，滿足 RAS(可靠性、可用性、可維護(hù)性)的市場(chǎng)需求。

在容量上，目前第一批GDDR7顯存只有2GB(16Gb)，和如今的GDDR6/6X一致，因此首發(fā)搭載的NVIDIA RTX 50系列、AMD RX 8000系列對(duì)于顯卡的需求還較大。JEDEC表示，未來會(huì)有3GB、4GB、6GB甚至是8GB，其中3GB這種反常規(guī)容量是首次出現(xiàn)。

目前，AMD和NVIDIA都已經(jīng)加入了這個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)，而三星和美光也已經(jīng)確定了下一代GDDR7內(nèi)存模塊的開發(fā)計(jì)劃。三星的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)32Gbps的速度，而美光則計(jì)劃推出24Gb+32 Gbps的芯片。據(jù)悉，美光在其最新的路線圖中也公布了到2026年達(dá)到36Gbps和24Gb+的內(nèi)存模塊。

潛力新技術(shù)ReRAM，蟄伏待機(jī)

資料顯示，ReRAM（RRAM）全稱為Resistive Random Access Memory，電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，是以非導(dǎo)性材料的電阻在外加電場(chǎng)作用下，在高阻態(tài)和低阻態(tài)之間實(shí)現(xiàn)可逆轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)的非易失性存儲(chǔ)器。該技術(shù)具備一般小于100ns的高速度、耐久性強(qiáng)、多位存儲(chǔ)能力的特點(diǎn)。

1962年, T.W. Hickmott在研究Al/SiO2/Au,Al/Al2O3/Au,Ta/Ta2O5/Au等結(jié)構(gòu)的電流電壓特性曲線時(shí)發(fā)現(xiàn)了金屬氧化物介質(zhì)層在特定情況下可以發(fā)生阻變現(xiàn)象。這一發(fā)現(xiàn)奠定了未來ReRAM技術(shù)的基礎(chǔ)。

相比其他技術(shù)，ReRAM被稱為結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)技術(shù)。該技術(shù)結(jié)構(gòu)看上去像一個(gè)三明治，絕緣介質(zhì)層（阻變層）被夾在兩層金屬之間，形成由上、下電極和阻變層構(gòu)成金屬-介質(zhì)層-金屬（metal-insulator-metal，簡(jiǎn)稱MIM）三層結(jié)構(gòu)。這種金屬-介質(zhì)層-金屬（MIM）三明治結(jié)構(gòu)，在偏壓變化時(shí)電阻會(huì)在高、低兩種狀態(tài)間切換。

從類別上看，ReRAM被分為許多不同的技術(shù)類別，包括氧空缺存儲(chǔ)器 (OxRAM，Oxygen Vacancy Memories)、導(dǎo)電橋存儲(chǔ)器 (CBRAM，Conductive Bridge Memories)、金屬離子存儲(chǔ)器 (MeRAM，Metal Ion Memories)、憶阻器 (Memristors)、以及納米碳管 (CaRAM，Carbon Nano-tubes)。

業(yè)界指出，ReRAM可以將DRAM的讀寫速度與SSD的非易失性結(jié)合于一身，因此其擁有了擦寫速度高、耐久性強(qiáng)、單個(gè)存儲(chǔ)單元能存儲(chǔ)多位數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，并且它的功耗極低。在新興的存儲(chǔ)技術(shù)中，ReRAM技術(shù)更適合在存儲(chǔ)單元中采用多級(jí)存儲(chǔ)，有利于降低存儲(chǔ)器計(jì)算的能耗、提高成本效益。

近年來，Crossbar、英特爾、富士通、三星、UMC、Adesto、臺(tái)積電、英飛凌等國(guó)際廠商正在重點(diǎn)布局。其中，2018年兆易創(chuàng)新和Rambus宣布合作建立合資企業(yè)合肥睿科微，進(jìn)行ReRAM技術(shù)的商業(yè)化，但目前還無量產(chǎn)消息。2021年，臺(tái)積電代工廠的40納米R(shí)eRAM技術(shù)成功進(jìn)入量產(chǎn)，28納米和22納米節(jié)點(diǎn)也可作為物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的低成本解決方案。2022年12月，英飛凌宣布基于臺(tái)積電28納米eFlash技術(shù)的Autrix TC4x系列微控制器樣品已經(jīng)交付給主要客戶，其基于臺(tái)積電28納米R(shí)eRAM技術(shù)的第一批樣品將于2023年底提供給客戶。

此外，Rambus Labs高級(jí)副總裁Gary Bronner曾強(qiáng)調(diào)，RRAM的功耗比閃存低得多，可能是下一代MCU的一個(gè)關(guān)鍵差異化因素。


“磁電”存儲(chǔ)顛覆存儲(chǔ)行業(yè)！

數(shù)據(jù)安全是政府與企業(yè)的頭等大事，用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的設(shè)備安全性就至關(guān)重要。目前，存儲(chǔ)設(shè)備被Intel、三星、海士力，美光等美國(guó)與韓國(guó)企業(yè)保持，安全性存在重大隱患！

據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道稱，華為正在積極研發(fā)一種前沿的“磁電”存儲(chǔ)技術(shù)，該技術(shù)有望徹底改變數(shù)據(jù)存儲(chǔ)行業(yè)的格局。新型“磁電”存儲(chǔ)每PB耗電僅為71W，相比傳統(tǒng)的磁性硬盤驅(qū)動(dòng)器（HDD）節(jié)能高達(dá)90%，這無疑為數(shù)據(jù)中心和大型企業(yè)節(jié)省了大量的能源成本。

根據(jù)行業(yè)內(nèi)人士推測(cè)，華為將于2025年推出商業(yè)化產(chǎn)品。MWC2024的展會(huì)華為也對(duì)外展示了相關(guān)產(chǎn)品的參數(shù)，但是沒有展出具體產(chǎn)品！

華為“磁電”存儲(chǔ)技術(shù)不僅完全國(guó)產(chǎn)，而且可以顛覆整個(gè)行業(yè)，甚至?xí)纬蓪?duì)某些國(guó)家的卡脖子！