谁是存储器市场下一个“宠儿”？

news2024/11/24 18:16:52

AI浪潮对存储器提出了更高要求，高容量、高性能存储产品重要性正不断凸显，存储产业技术与产能之争也因此愈演愈烈：NAND Flash领域，闪存堆叠层数持续提升；DRAM领域HBM持续扩产，技术不断迭代，同时3D DRAM潜力备受关注；兼具DRAM与NAND Flash优势的新型存储技术再次被原厂提及；PCIe 5.0尚未全面普及，PCIe 7.0已经开始蓄势待发…

三星第九代V-NAND闪存启动量产

三星近日宣布其第九代V-NAND 1Tb TLC产品开始量产，今年下半年三星将开始量产四层单元（QLC）第九代V-NAND。

图片来源：三星

与三星上一代产品第八代V-NAND相比，第九代V-NAND 1Tb TLC产品提高约50%的位密度(bit density)，功耗也降低了10%。同时，三星通过通道孔蚀刻技术（channel hole etching）提高了生产效率，该技术通过堆叠模具层来创建电子通路，可在双层结构中同时钻孔，达到三星最高的单元层数，从而最大限度地提高了制造生产率。

第九代V-NAND配备了下一代NAND闪存接口“Toggle 5.1”，可将数据输入/输出速度提高33%，最高可达每秒3.2千兆位（Gbps）。三星表示，通过最新的V-NAND，三星将在高性能、高密度SSD市场中持续创新，满足未来人工智能时代的需求。

三星新闻稿中未公布第九代V-NAND层数，此前业界表示，三星第八代V-NAND闪存为236层，第九代V-NAND闪存预计是290层。

除了三星外，美光、SK海力士、铠侠/西数等原厂也在持续提高NAND堆叠层数。从原厂动作来看，200层远远不是终点，三星计划2030年前实现1000层NAND Flash，铠侠则计划到2031年批量生产超过1000层的3D NAND Flash芯片。

HBM4有望2026年投产

HBM市场当前以HBM3为主流，HBM3e则有望在下半年逐季放量，并逐步成为HBM主流，各大原厂扩产也主要集中在HBM3以及HBM3e产品。

同时，为持续提升性能，满足未来AI等应用需要，原厂也已着手开发新一代HBM。

4月SK海力士宣布将携手台积电开发HBM4，预计将于2026年投产。

据悉，两家公司将首先致力于针对搭载于HBM封装内最底层的基础裸片（Base Die）进行性能改善。SK海力士以往的HBM产品，包括HBM3E（第五代HBM产品）都是基于公司自身制程工艺制造了基础裸片，但从HBM4产品开始计划采用台积电的先进逻辑（Logic）工艺。若在基础裸片采用超细微工艺可以增加更多的功能。由此，公司计划生产在性能和功效等方面更广的满足客户需求的定制化（Customized）HBM产品。

与此同时，双方将协力优化SK海力士的HBM产品和台积电的CoWoS技术融合，共同应对HBM相关客户的要求。

3D DRAM时代将于2025年开启？

与传统DRAM相比，3D DRAM可以直接通过垂直堆叠的存储单元进行数据访问和写入，提高访问速度，同时具备高容量、高速度、低功耗和高可靠性等优势。

DRAM技术竞争当前以先进制程为最大看点，随着节点不断向10nm迈进，现有的设计方案难以进一步发展，因此原厂积极探索3D DRAM。

三星在Memcon 2024 会议上展示了两项3D DRAM新技术，包括垂直通道晶体管（Vertical Channel Transistor）和堆叠 DRAM（Stacked DRAM）。

三星在会上表示，预计于2025年后在业界率先进入3D DRAM时代。据悉，三星将首先引入VCT(垂直通道晶体管)技术，之后在2030-2031年，升级到堆叠DRAM，将多组VCT堆在一起，以持续提升DRAM容量与性能。

铠侠瞄准SCM

4月，铠侠CTO宫岛英史对外表示，与同时运营NAND和DRAM的竞争对手相比，铠侠在业务丰富程度上面处于竞争劣势，有必要培育SCM（Storage Class Memory）等新型存储产品业务，其认为，AI热潮下内存与闪存性能差距正在拉大，而SCM有望填补这一空白。

为发力先进存储技术，稍早之前铠侠还将“存储器技术研究实验室”重组为“先进技术研究实验室”。

资料显示，SCM结合了DRAM和闪存的特点，具有DRAM的高速读写性能，又拥有NAND闪存的持久存储能力，有望解决DRAM存储器容量小、易失性和高成本等问题，同时兼顾高速读写和持久存储需求，产品主要包含PCM、ReRAM、MRAM和NRAM等。

铠侠在SCM领域主要聚焦 XL-FLASH 闪存方案，与所有闪存一样， XL-FLASH能够在断开电源时保留数据，此外它还具有极低延迟、高性能特性，能填补易失性存储器（如DRAM）和当前闪存之间存在的性能缺口，2022年铠侠推出了可支持MLC模式的第二代 XL-FLASH。

随着铠侠再次重视SCM业务，业界认为铠侠SCM研究将集中在MRAM、ReRAM等新型存储上，相关产品有望在未来2到3年内推出。

PCIe 7.0规范有望明年推出

PCIe是一种高速串行计算机扩展总线标准，用于连接扩展卡和计算机主板之间的数据传输，由于具有高速、高带宽和低延迟的特性，该技术广泛应用于包括存储在内的各种硬件设备中。

随着PCIe技术不断发展，性能也在不断提升。存储领域，消费级、企业级等市场已经普遍采用PCIe标准SSD产品，目前可以商用的最高规格为PCIe 5.0 SSD，作为第5代PCIe技术，其速度达到PCIe 4.0的两倍，功耗则降低了约30%。同时，PCIe 5.0最多支持16通道连接，在x16通道配置下，PCIe 4.0的最大理论带宽为64GB/s，而PCIe 5.0则可以达到128 GB/s。

PCIe 5.0之后，PCIe 6.0标准也已经公布，与PCIe 5.0相比带宽再次翻倍。此外，近期PCIe规范制定组织PCI-SIG已宣布PCIe 7.0规范0.5版本，相较PCIe 6.0标准，PCIe 7.0在沿用 PAM4 信号调制方式的同时再次翻倍速率，可实现128GT/s的原始数据速率，并在x16配置下实现512GB/s的双向比特率。

同时，PCIe 7.0支持800 Gig以太网，能满足人工智能和机器学习、高性能计算、量子计算、超大规模数据中心和云平台等高端应用的需求。

PCI-SIG表示，参考目前的开发进度，PCIe 7.0规范1.0正式版本有望于2025年内推出。