本文來自微信公眾號(hào)“全球半導(dǎo)體觀察”，作者/奉穎嫻。
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。
圖片來源：三星
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。
HBM4有望2026年投產(chǎn)
HBM市場當(dāng)前以HBM3為主流，HBM3e則有望在下半年逐季放量，并逐步成為HBM主流，各大原廠擴(kuò)產(chǎn)也主要集中在HBM3以及HBM3e產(chǎn)品。
同時(shí)，為持續(xù)提升性能，滿足未來AI等應(yīng)用需要，原廠也已著手開發(fā)新一代HBM。
4月SK海力士宣布將攜手臺(tái)積電開發(fā)HBM4，預(yù)計(jì)將于2026年投產(chǎn)。
據(jù)悉，兩家公司將首先致力于針對(duì)搭載于HBM封裝內(nèi)最底層的基礎(chǔ)裸片（Base Die）進(jìn)行性能改善。SK海力士以往的HBM產(chǎn)品，包括HBM3E（第五代HBM產(chǎn)品）都是基于公司自身制程工藝制造了基礎(chǔ)裸片，但從HBM4產(chǎn)品開始計(jì)劃采用臺(tái)積電的先進(jìn)邏輯（Logic）工藝。若在基礎(chǔ)裸片采用超細(xì)微工藝可以增加更多的功能。由此，公司計(jì)劃生產(chǎn)在性能和功效等方面更廣的滿足客戶需求的定制化（Customized）HBM產(chǎn)品。
與此同時(shí)，雙方將協(xié)力優(yōu)化SK海力士的HBM產(chǎn)品和臺(tái)積電的CoWoS技術(shù)融合，共同應(yīng)對(duì)HBM相關(guān)客戶的要求。
3D DRAM時(shí)代將于2025年開啟？
與傳統(tǒng)DRAM相比，3D DRAM可以直接通過垂直堆疊的存儲(chǔ)單元進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問和寫入，提高訪問速度，同時(shí)具備高容量、高速度、低功耗和高可靠性等優(yōu)勢。
DRAM技術(shù)競爭當(dāng)前以先進(jìn)制程為最大看點(diǎn)，隨著節(jié)點(diǎn)不斷向10nm邁進(jìn)，現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方案難以進(jìn)一步發(fā)展，因此原廠積極探索3D DRAM。
三星在Memcon 2024會(huì)議上展示了兩項(xiàng)3D DRAM新技術(shù)，包括垂直通道晶體管（Vertical Channel Transistor）和堆疊DRAM（Stacked DRAM）。
三星在會(huì)上表示，預(yù)計(jì)于2025年后在業(yè)界率先進(jìn)入3D DRAM時(shí)代。據(jù)悉，三星將首先引入VCT(垂直通道晶體管)技術(shù)，之后在2030-2031年，升級(jí)到堆疊DRAM，將多組VCT堆在一起，以持續(xù)提升DRAM容量與性能。
鎧俠瞄準(zhǔn)SCM
4月，鎧俠CTO宮島英史對(duì)外表示，與同時(shí)運(yùn)營NAND和DRAM的競爭對(duì)手相比，鎧俠在業(yè)務(wù)豐富程度上面處于競爭劣勢，有必要培育SCM（Storage Class Memory）等新型存儲(chǔ)產(chǎn)品業(yè)務(wù)，其認(rèn)為，AI熱潮下內(nèi)存與閃存性能差距正在拉大，而SCM有望填補(bǔ)這一空白。
為發(fā)力先進(jìn)存儲(chǔ)技術(shù)，稍早之前鎧俠還將“存儲(chǔ)器技術(shù)研究實(shí)驗(yàn)室”重組為“先進(jìn)技術(shù)研究實(shí)驗(yàn)室”。
資料顯示，SCM結(jié)合了DRAM和閃存的特點(diǎn)，具有DRAM的高速讀寫性能，又擁有NAND閃存的持久存儲(chǔ)能力，有望解決DRAM存儲(chǔ)器容量小、易失性和高成本等問題，同時(shí)兼顧高速讀寫和持久存儲(chǔ)需求，產(chǎn)品主要包含PCM、ReRAM、MRAM和NRAM等。
鎧俠在SCM領(lǐng)域主要聚焦XL-FLASH閃存方案，與所有閃存一樣，XL-FLASH能夠在斷開電源時(shí)保留數(shù)據(jù)，此外它還具有極低延遲、高性能特性，能填補(bǔ)易失性存儲(chǔ)器（如DRAM）和當(dāng)前閃存之間存在的性能缺口，2022年鎧俠推出了可支持MLC模式的第二代XL-FLASH。
隨著鎧俠再次重視SCM業(yè)務(wù)，業(yè)界認(rèn)為鎧俠SCM研究將集中在MRAM、ReRAM等新型存儲(chǔ)上，相關(guān)產(chǎn)品有望在未來2到3年內(nèi)推出。
PCIe 7.0規(guī)范有望明年推出
PCIe是一種高速串行計(jì)算機(jī)擴(kuò)展總線標(biāo)準(zhǔn)，用于連接擴(kuò)展卡和計(jì)算機(jī)主板之間的數(shù)據(jù)傳輸，由于具有高速、高帶寬和低延遲的特性，該技術(shù)廣泛應(yīng)用于包括存儲(chǔ)在內(nèi)的各種硬件設(shè)備中。
隨著PCIe技術(shù)不斷發(fā)展，性能也在不斷提升。存儲(chǔ)領(lǐng)域，消費(fèi)級(jí)、企業(yè)級(jí)等市場已經(jīng)普遍采用PCIe標(biāo)準(zhǔn)SSD產(chǎn)品，目前可以商用的最高規(guī)格為PCIe 5.0 SSD，作為第5代PCIe技術(shù)，其速度達(dá)到PCIe 4.0的兩倍，功耗則降低了約30%。同時(shí)，PCIe 5.0最多支持16通道連接，在x16通道配置下，PCIe 4.0的最大理論帶寬為64GB/s，而PCIe 5.0則可以達(dá)到128 GB/s。
PCIe 5.0之后，PCIe 6.0標(biāo)準(zhǔn)也已經(jīng)公布，與PCIe 5.0相比帶寬再次翻倍。此外，近期PCIe規(guī)范制定組織PCI-SIG已宣布PCIe 7.0規(guī)范0.5版本，相較PCIe 6.0標(biāo)準(zhǔn)，PCIe 7.0在沿用PAM4信號(hào)調(diào)制方式的同時(shí)再次翻倍速率，可實(shí)現(xiàn)128GT/s的原始數(shù)據(jù)速率，并在x16配置下實(shí)現(xiàn)512GB/s的雙向比特率。
同時(shí)，PCIe 7.0支持800 Gig以太網(wǎng)，能滿足人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)、高性能計(jì)算、量子計(jì)算、超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心和云平臺(tái)等高端應(yīng)用的需求。
PCI-SIG表示，參考目前的開發(fā)進(jìn)度，PCIe 7.0規(guī)范1.0正式版本有望于2025年內(nèi)推出。
結(jié)語
AI強(qiáng)勢驅(qū)動(dòng)之下，存儲(chǔ)器市場正持續(xù)受益。當(dāng)前，HBM無疑是最受關(guān)注的產(chǎn)品，市況供不應(yīng)求，產(chǎn)值持續(xù)攀升。全球市場研究機(jī)構(gòu)TrendForce集邦咨詢此前預(yù)計(jì)，2023年HBM產(chǎn)值占比之于DRAM整體產(chǎn)業(yè)約8.4%，至2024年底將擴(kuò)大至20.1%。
未來，隨著存儲(chǔ)技術(shù)不斷突破，新型應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，誰將成為存儲(chǔ)器市場下一個(gè)“寵兒”？我們拭目以待。
