如果說，現(xiàn)在的我們正沐浴在一波又一波以ChatGPT為代表的AI（人工智能）所制造的“春雨”中；那么，我們或許首先要關(guān)注的是：

在雨勢漸漲的今天，作為“水庫”的——存儲芯片將走向何方？

存儲芯片——是電子信息數(shù)據(jù)存儲的核心組成部分，按照不同的類別會有很多不同的分類；比如我們電腦中的硬盤，內(nèi)存，寄存器，CPU中的高速緩存，其實都有用到存儲芯片。

存儲芯片雖種類較多，但大致主要可以按照易失性及非易失性進行分類。

存儲芯片的分類；圖片來自：Google

易失性存儲芯片以DRAM和SRAM（靜態(tài)隨機訪問存儲器）為例：

DRAM是易失性存儲器的重要分支，易失性存儲器的特點是斷電丟失數(shù)據(jù)，DRAM所使用的電容容量極小，電子僅能保存幾毫秒的時間，為了使電子不丟失，每隔幾毫秒就要充電刷新一次。

雖然DRAM具有斷電丟失數(shù)據(jù)的缺點，但由于讀寫速度較快被應(yīng)用于PC機的內(nèi)存、智能手機、服務(wù)器。

與此類似，SRAM（靜態(tài)隨機訪問存儲器）只要保持通電，里面儲存的數(shù)據(jù)就可以恒常保持；但是只要斷電，數(shù)據(jù)就會丟失。屬于易失性存儲器。

非易失性存儲芯片則以Flash（閃存）和ROM（只讀存儲器）為例：

Flash是非易失性存儲器最重要的分支，非易失性存儲器的特點是斷電不失數(shù)據(jù)，這使得FLASH能夠在沒有電流供應(yīng)的條件下長久地保存數(shù)據(jù)。

我們電腦中的硬盤所用的存儲芯片就是Flash，F(xiàn)lash相比DRAM的優(yōu)點在于斷電不失數(shù)據(jù)，且成本較低；缺點在于由于每一次寫入數(shù)據(jù)均需要擦除一次，使得寫入速度慢于DRAM。

ROM（只讀存儲器）也一樣，其信息一旦寫入后就固定下來，即使切斷電源，信息也不會丟失。

將其運用于應(yīng)用端則更易區(qū)分，簡單地來說：

假設(shè)我們在備戰(zhàn)一場考試，CPU就相當(dāng)于是大腦，負責(zé)短期記憶，最為直接，速度也最快，但能存儲的數(shù)據(jù)也是最少的。

當(dāng)我們記不住的時候，去看的課堂筆記就是內(nèi)存；如果手邊上的筆記沒有要的答案，就得去查閱更多的資料，那就是硬盤。

對于存儲芯片的應(yīng)用端市場而言：本次AI的爆發(fā)，或?qū)Ⅱ?qū)動“從算力到存力”的長期需求。

存儲芯片應(yīng)用廣泛，在消費電子、計算機及周邊、工業(yè)控制、白色家電、通信等傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域均存在穩(wěn)定的數(shù)據(jù)存儲需求，市場規(guī)模在 2016 年之前呈現(xiàn)平穩(wěn)發(fā)展的態(tài)勢。

但，隨著智能手機攝像頭模組升級和AIoT 的發(fā)展，智能手機攝像頭、汽車電子、智能電表、智能家居、可穿戴設(shè)備等新型市場均對其顯露出較大需求的可能；與此同時，傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的快速智能化發(fā)展也為其需求提升增添了助力。

其中，DRAM和NAND Flash的需求量最大，DRAM占據(jù)了53%的存儲器市場，NAND Flash能占到45%，兩者合起來達到了98%，是最重要的兩類存儲芯片。

當(dāng)我們將視線拉向全球，或許不難發(fā)現(xiàn)：ChatGPT等新興AI產(chǎn)品的不斷發(fā)展，正在快速地拉升市場對存儲芯片的需求：

此前，服務(wù)器市場中采用AI運算卡的比例并不多，與之配套的存儲芯片仍使用GDDR5(x)、GDDR6來支持其算力；例如在2021年時，HBM相關(guān)產(chǎn)品占據(jù)DRAM市場甚至未及1%，價格是一方面，需求的欠缺并沒有激活HBM的市場。

而隨著AI發(fā)展迎來新的階段，企業(yè)對于大算力的需求提出了更高的要求，HBM作為助力突破算力瓶頸的重要硬件支持，開始被英偉達、AMD等廠商大規(guī)模采用。

據(jù)悉，目前英偉達旗下最強AI芯片H100已采用SK海力士旗下HBM3技術(shù)，而H100正大規(guī)模地為ChatGPT提供算力。

特別是今年3月份，僅于30日-31日兩天，有關(guān)于存儲芯片的新聞就分別兩次地登上了國內(nèi)及國外各大媒體的頭版頭條：

圖片來自：nature

其一，3月30日據(jù)科技日報，美國南加州大學(xué)電氣和計算機工程教授——楊建華在最新一期《自然》雜志上刊發(fā)論文中稱：

其與麻省理工的研究人員攜手一同，為邊緣人工智能（便攜式設(shè)備內(nèi)的人工智能）開發(fā)出一種將硅與金屬氧化物憶阻器結(jié)合在一起、功能強大能耗很低的存儲芯片；

這是迄今存儲密度最高的存儲芯片，有望在便攜式設(shè)備內(nèi)實現(xiàn)強大的人工智能，如讓迷你版ChatGPT的功能在個人便攜式設(shè)備內(nèi)“遍地開花”。

其二，緊接著3月31日，據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全審查辦公室表示：

為保障關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)鏈安全，防范產(chǎn)品問題隱患造成網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險，維護國家安全，依據(jù)《中華人民共和國國家安全法》《中華人民共和國網(wǎng)絡(luò)安全法》，網(wǎng)絡(luò)安全審查辦公室按照《網(wǎng)絡(luò)安全審查辦法》，對美光公司（Micron）在華銷售的產(chǎn)品實施網(wǎng)絡(luò)安全審查。

而其中的——美光公司（Micron）是全球最大的半導(dǎo)體存儲及影像產(chǎn)品制造商之一，其主要產(chǎn)品包括DRAM、NAND閃存和CMOS影像傳感器。

對于中國半導(dǎo)體從業(yè)者而言，直面存儲需求旺盛和自給率低的矛盾點依然存在：

圖片來自：前瞻經(jīng)濟學(xué)人

中國存儲芯片處于上行周期，存儲芯片市場相較與全球而言占比最高，且其增速遠超行業(yè)均值；其中，大容量的 DRAM、SRAM 等易失性存儲市場集中度較高，且美韓三家企業(yè)占據(jù)壟斷地位，技術(shù)布局早、競爭較為激烈。

但，相較于傳統(tǒng)的CPU和GPU，存儲芯片的相關(guān)設(shè)計及制造壁壘或許可以依靠堆疊實現(xiàn)追趕：

相較于傳統(tǒng)的CPU和GPU對運算速度的追求，存儲芯片則更看重數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性：換句話說，存儲芯片并不是一味地追求先進制程；

理論上制程越小，單個芯片的密度就越高、讀寫速度就越快、功耗也越低，而堆疊則是你能把多少個芯片疊起來并且把他們連起來實現(xiàn)信號和電力的互通。

換句話說就是：我們將存儲芯片的設(shè)計及制造簡單理解為蓋樓房：

房子占比面積是固定的，而制程小意味著你能把每層建得空間又大又通風(fēng)，而堆疊則意味著你能在這塊地蓋多高的樓，并且還能用個電梯把樓層高效的串起來，屬于工藝不夠數(shù)量來湊。

這也就給中國廠商提供了機會；既然在制程方面拼不過海外，那就從堆疊層數(shù)下手。

長江存儲Xtacking架構(gòu)；圖片來自：長江存儲

特別是，應(yīng)用了閃存堆疊技術(shù)的3D NAND Flash的出現(xiàn)，比以往的2D NAND Flash提供了更大存儲空間，滿足了業(yè)界日益增長的存儲需求，因而成為主流。

根據(jù)加拿大半導(dǎo)體分析與IP服務(wù)機構(gòu)TechInsights報告指出：長江存儲首款232層3D NAND Flash產(chǎn)品已經(jīng)成功量產(chǎn)，是首個進入零售市場的超過200層堆疊3D NAND Flash產(chǎn)品。

當(dāng)然，發(fā)展還需持續(xù)突進：SK 海力士在近期的ISSCC會議上，展示了300層堆疊第八代3D NAND Flash存儲器原型，計劃兩年內(nèi)上市；三星則計劃在2030年前實現(xiàn)1000層NAND Flash，此舉也將助力三星之后推出1PB SSD。

綜上所述，我們不難看出：

當(dāng)前全球存儲芯片市場的競爭格局基本均被韓國、日本以及美國等國家壟斷；想要在短時間內(nèi)打破這一競爭格局，實屬不易。

但，中國在存儲芯片領(lǐng)域的戰(zhàn)略布局已日漸完善；且隨著新應(yīng)用端市場的不斷噴涌，將為中國未來在存儲芯片領(lǐng)域的發(fā)展提供源源不斷的需求保障。

編輯：黃飛

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