就存儲器件的發展話題，編輯部采訪了東芯半導體股份有限公司副總經理 陳磊、億鑄科技創始人、董事長兼CEO 熊大鵬博士、記憶科技有關人員，文章由受訪嘉賓的分享整理而成。
來源：《中國電子商情》
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存儲器件行業在AI浪潮的簇擁下加速發展，高容量、高帶寬成為存儲器件主要技術升級方向。存儲器件上游廠商推進技術革新，廠商格局集中，DRAM、閃存(NAND Flash和NOR Flash)晶圓廠商主要為長江存儲、長鑫、三星、SK海力士、美光、鎧俠等。國信證券研究報告顯示，DRAM排名前三的廠商市占率超95%，主要產品為移動設備和服務器;NAND Flash排名前六的廠商市占率98%，主要產品為SSD(固態硬盤)。
存儲器件下游細分應用較多，具有定制化和長尾特點，主要由存儲模組廠商開拓，實現從標準化晶圓到模組和終端產品的轉化，涉及主控芯片、固件開發、封測等環節，最終以成品形式推向市場。目前中國存儲產品需求占全球30%，自給率低于10%，芯片、模組、封裝、設備等產業鏈各個環節都有不同程度的國產化。
01
中小容量是國產化主戰場
目前存儲器件的海外龍頭陸續將產能轉向大容量、高毛利存儲器件，國內廠商在中小容量領域逐步獲得市占，營收和體量穩步增長。
1、DRAM
中小容量DRAM產品主要為利基型市場，即用于電視、機頂盒等消費型電子與網絡通信等產品上，多數為非主流DRAM產品，市場規模將繼續保持增長。國內主要廠商包括兆易創新、北京君正、東芯半導體、南亞科技等。
DRAM是市場主要的易失性存儲產品之一，具有讀寫速度快的特點，常被用于系統硬件的運行內存，對系統中的指令和數據進行處理。
按照應用劃分，服務器和PC領域的DRAM標準為DDR;手機、平板等移動設備中的DRAM為LPDDR;GPU中的DRAM為GDDDR。其中，利基DRAM多為LPDDR，這部分產品的國產率比較高。例如東芯半導體的LPDDR系列產品目前具有LPDDR1、LPDDR2、LPDDR4X三個系列。LPDDR1的核心電壓與IO電壓均低至1.8V;LPDDR2電源電壓VDDCA/VDDQ低至1.2V;LPDDR4X的VDDQ更低至0.6V產品適合應用在各種移動設備中。LPDDR系列產品廣泛應用于可穿戴、遙控設備等便攜式產品。國內廠商不斷豐富DRAM自研產品組合，提高產品市場競爭力。
圖注：東芯半導體股份有限公司副總經理 陳磊
2、NAND Flash
SSD與嵌入式存儲為NAND Flash模組的主要產品，以企業級與行業級SSD為主增長點，同時，5G通信、汽車電子、物聯網等快速發展推動中小容量NAND Flash市場的發展。
我國在中小容量NAND Flash領域取得了一定的進展，形成了具有國際競爭力的廠商和品牌。東芯半導體股份有限公司副總經理陳磊介紹，在NAND Flash產品上，主要廠商有三星電子、鎧俠、海力士、美光科技等國際企業，占據全球主要市場，產品類型以大容量存儲的3D NAND Flash為主。國產化需求不斷提高，國內企業將迎來良好的發展契機，目前在低容量2D NAND Flash市場。
在產品方面，通過差異化市場需求切入該細分領域市場，東芯半導體聚焦平面型SLC NAND Flash的設計與研發，主要產品采用浮柵型工藝結構，存儲容量覆蓋512Mb至32Gb，可靈活選擇SPI或PPI類型接口，搭配3.3V/1.8V兩種電壓，可滿足客戶在不同應用領域及應用場景的需求。目前該產品在國內已取得技術及市場競爭優勢，NAND Flash產品核心技術優勢明顯，尤其是SPI NAND Flash，東芯半導體采用了單顆集成技術，將存儲陣列、ECC模塊與接口模塊統一集成在同一芯片內。產品在耐久性、數據保持特性等方面表現穩定，不僅在工業溫控標準下單顆芯片擦寫次數已經超過10萬次，同時可在-40℃至105℃的極端環境下保持數據有效性長達10年，產品可靠性逐步從工業級標準向車規級標準邁進。
依托于市場需求，國產存儲廠商憑借技術實力和產品線提升在細分領域獲得市占率。東芯半導體聚焦SLC NAND Flash的設計與研發，SLC市場規模占整體NAND份額較小，因此內地廠商替代空間巨大，東芯半導體通過差異化市場需求切入該細分領域市場，產品種類多樣，核心技術明顯，基于2xnm制程上持續開發新產品，不斷擴充SLC NAND Flash產品線，并已推進至1xnm先進制程。2022年，東芯半導體自主設計研發的SLC NAND Flash產品作為公司的拳頭產品已進入各領域標桿客戶的供應鏈體系。
02
主控芯片、封裝方面技術成熟
國產存儲器件廠商在封裝和主控芯片方面具有豐富經驗和技術實力。擁有先進的封裝設備和工藝，能夠根據市場需求進行主控芯片的定制化設計，提供高性能產品，此外，國內存儲器件廠商還善于供應鏈管理，注重與供應鏈上下游企業的合作，通過共享信息和資源，提高供應鏈的效率和靈活性。
1、主控芯片
主控芯片是存儲產品的配套芯片之一，受益于上游產能影響，內存模組和SSD主控芯片國產化率逐漸提升，供應商包括慧榮科技、群聯、Marvell、國科微、記憶科技、得一微、聯蕓科技、華瀾微等。
據記憶科技有關人員介紹，SSD成本受存儲芯片和閃存顆粒的行情影響較大，價格隨著上游波動而頻繁波動，尤其是近幾年市場行情變化較激烈，目前國內大部分存儲廠商都需從海外購買存儲芯片和閃存顆粒。
圖注：記憶科技SSD實現主控芯片和閃存顆粒國產化
從降低供應鏈風險、提升產品設計自主的角度來看，擴展上游供應商，成為存儲器件廠商的供應鏈管理的策略之一。實際上，國內已經有成熟的模組設計制造產業鏈，國產率相對較高。
記憶科技一方面具有存儲芯片研發能力，主控可應用于自身SSD產品;同時基于市場規模早已經和上游廠商建立并保持了長期穩定的合作關系，使其在市場較為動蕩的時候，仍可以比國內其他友商獲得較為穩定的商務優勢。在SSD的核心組成部件里，記憶科技實現了主控芯片和閃存顆粒的國產化，并且還具備自主封測能力，產品的國產率較高。其自研控制器經過10多年的發展，已迭代了多個代次，其中面向企業級應用的核心企業級主控芯片使用12nm制程，與業界領先工藝對齊，是國內少數可同時支撐PCIe以及SAS雙協議棧的產品，具有高可靠性，可滿足企業級存儲的核心要求，累計發貨量已達百萬級，在記憶科技多款主流企業級SSD產品中均有應用。
2、封裝測試
嵌入式應用和下游終端產品形態較多，國內存儲器件廠商已經具備成熟的封測制造能力。通過創新，國內廠商已經具備實力，例如記憶科技已掌握大容量、高密度、超薄系統級產品封裝測試的核心工藝，并完成產品的多次迭代，封測技術在模式、工藝、精度、技術布局等關鍵領域領跑，自封介質覆蓋企業級、消費級，嵌入式存儲產品。依托全流程、端到端的企業綜合實力和嚴謹的技術工藝，記憶科技所有SSD產品的存儲介質都堅持自主封測，也正因如此，記憶科技已成為國內為數不多具備全流程SSD制造能力和封測能力的存儲品牌。在嵌入式領域，記憶科技高性能低功耗的產品特性，適配當前輕薄化電子產品;多容量特性可滿足小封裝尺寸和快速接口的行業標準。
封測的基礎實力造就了國產存儲產品組合的多樣性。例如東芯半導體的MCP系列產品具有NAND Flash和DDR多種容量組合，Flash和DDR均為低電壓的設計，核心電壓1.8V可滿足目前移動互聯網和物聯網對低功耗的需求。其中DDR包含LPDDR1/LPDDR2兩種規格使其選擇更加靈活豐富。MCP可將Flash和DDR合二為一進行封裝，簡化走線設計，節省組裝空間，高效集成電路，提高產品穩定性，被廣范應用于功能手機、MIFI、通訊模塊等產品中。
03
未來已來：ReRAM存算一體
國內存儲器件產業鏈下游比較成熟，具有豐富的產品，實際上在上游存儲芯片領域，除了常見的長江存儲、長鑫等晶圓廠，面向AI服務器和數據中心對算力的需求，國內廠商也在前沿技術上追趕突破。
1、HBM與3D DRAM殊途同歸
GhatGPT推動了生成式AI發展，也提升了HBM(高帶寬存儲器)和3D DRAM(三維動態隨機存取存儲器)在存儲器件行業的地位，作為當前先進存儲技術，兩者的區別包含幾點：
第一，結構。HBM是一種通過多個垂直堆疊DRAM層實現高帶寬的內存技術，使數據傳輸更快速。3D DRAM也是一種垂直堆疊DRAM技術，但還可以包括括邏輯層或其他功能層，因此其結構可以更加多樣化。
第二，帶寬和性能。HBM專注于提供高帶寬內存，適用于高性能計算和圖形處理器(GPU)等領域，提供很高的內存帶寬，滿足大規模數據傳輸需求。3D DRAM用于各種應用，包括移動設備、服務器和嵌入式系統，性能因具體實現而異。
第三，適用領域。HBM通常用于高性能計算、深度學習、人工智能和大規模數據處理等需要高帶寬的任務。3D DRAM可以用于移動設備、服務器、工作站和嵌入式系統等。
億鑄科技創始人、董事長兼CEO熊大鵬博士指出，HBM和3D DRAM基本解決同樣一個問題，即存儲芯片與主芯片之間的帶寬問題。目前，AI大模型參數傳到主芯片的速度不夠，需要HBM和3D DRAM讓外部存儲中的AI大模型參數傳輸到主芯片。
圖注：億鑄科技創始人、董事長兼CEO 熊大鵬博士
2、存算一體：解決帶寬問題的根本辦法
通過HBM和3D DRAM可以將帶寬提高2-5TOPS，甚至可以更高，但技術升級的不會太快，甚至存在物理極限，這意味著AI芯片性能會遇到帶寬的天花板，這是AI應用的瓶頸。
由于大模型參數在芯片內，如果參數數據的每個BYTE的計算部分與存儲部分合為一體，存儲單元同時就是乘法器、加法器，這種結構就不存在帶寬的問題，而這就是存算一體。
在帶寬問題上，“這是根本的解決之道”熊博士說到，HBM、3D DRAM是技術改良，而存算一體是技術革命。
由于不需要外部存儲器，存算一體在成本方面也具有優勢。相比之下，HBM的成本大約每個G是40多美元，20-30G的成本接近1000美元，甚至比主芯片還貴。
熊博士表示，存算一體在推理服務器的市場需求比較大，原因在于存算一體可以解決用戶最關心的問題：
第一個是性價比和能效比。推理端對性價比非常敏感，成本可以精算到每一個token的投資，即每一秒鐘、每一個token需要投資多少錢。每個token的功耗也是推理端需要關注的。在大模型領域，存算一體不管是性價比還是能效比都能夠帶來數量級提升。
第二個是大模型的運營成本。功耗是大模型運營的最重要因素，“算力之爭，即功耗之爭”，存算一體可以同時降低大模型的部署和運營成本。據悉，億鑄科技基于新型憶阻器(ReRAM)的存算一體AI大算力芯片工程驗證芯片已回片點亮，打破存儲墻，基于傳統工藝制程可實現低功耗單卡1000TOPS以上的算力。05小 結
目前消費電子市場需求未復蘇，加上宏觀經濟增速放緩和行業周期性波動等多重因素影響，存儲器件市場景氣度下降。芯查查APP顯示，2023年上半年以來，存儲器件平均價格ASP下降，上游主要存儲晶圓廠減產，以緩解行情對業績的影響，進入下半年，存儲器件市場的變化仍然有待觀察。
市場供求關系的變化是產品價格的影響因素之一，因此市場需求的回暖將有助于價格的反彈。在當前市場環境下，包括東芯半導體、記憶科技在內的存儲器件廠商、以億鑄科技為代表的國內AI算力芯片設計企業，需要更加關注市場需求，在逆境中夯實核心實力，穩步提升市占率。
