就存儲器件的(de)發展話題(ti)，編輯(ji)部采訪了東(dong)芯半導體股份有限公(gong)司副總(zong)經理 陳磊、億鑄科(ke)技創(chuang)始人(ren)、董事(shi)長兼CEO 熊(xiong)大鵬博(bo)士、記(ji)憶科(ke)技有關人(ren)員，文(wen)章由受訪嘉(jia)賓的(de)分享整理而成。
來(lai)源：《中國電子商情》
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存(cun)(cun)儲(chu)器件(jian)行業(ye)在AI浪(lang)潮的簇擁(yong)下加速發展，高容量、高帶寬成為存(cun)(cun)儲(chu)器件(jian)主(zhu)要(yao)技術升級方向。存(cun)(cun)儲(chu)器件(jian)上游廠商(shang)推進技術革新，廠商(shang)格局集中，DRAM、閃存(cun)(cun)(NAND Flash和NOR Flash)晶圓廠商(shang)主(zhu)要(yao)為長江存(cun)(cun)儲(chu)、長鑫、三星、SK海力士、美光、鎧俠等(deng)。國信(xin)證券(quan)研(yan)究報告顯示，DRAM排名前三的廠商(shang)市(shi)占(zhan)率超95%，主(zhu)要(yao)產品為移動(dong)設備和服(fu)務器;NAND Flash排名前六的廠商(shang)市(shi)占(zhan)率98%，主(zhu)要(yao)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(jian)開(kai)發、封(feng)測等(deng)環(huan)節，最終以成品形式推向(xiang)市(shi)場。目前(qian)中國存儲產(chan)品需求占(zhan)全球30%，自(zi)給率低于10%，芯片(pian)、模組、封(feng)裝、設(she)備(bei)等(deng)產(chan)業鏈各個環(huan)節都有不同程度的國產(chan)化。
01
中小容量是國產化主戰場
目前存儲器件的海(hai)外龍頭陸續(xu)將產能轉向大容量、高毛利存儲器件，國內廠(chang)商在(zai)中小容量領(ling)域逐(zhu)步獲(huo)得市(shi)占，營收和體(ti)量穩(wen)步增長。
1、DRAM
中小容量DRAM產(chan)品(pin)(pin)主(zhu)要(yao)為利(li)基型市場，即用于電視、機頂盒等(deng)(deng)消費型電子與(yu)網(wang)絡(luo)通信等(deng)(deng)產(chan)品(pin)(pin)上，多(duo)數為非主(zhu)流DRAM產(chan)品(pin)(pin)，市場規模將繼續保(bao)持(chi)增長。國內主(zhu)要(yao)廠(chang)商(shang)包括兆易創新、北京君正、東芯半導體(ti)、南亞科(ke)技等(deng)(deng)。
DRAM是市場主要的易失(shi)性(xing)存儲產(chan)品之一，具有(you)讀寫(xie)速度(du)快(kuai)的特點(dian)，常被用(yong)于系統(tong)(tong)硬件的運行(xing)內存，對系統(tong)(tong)中的指令和數據進(jin)行(xing)處理。
按照應(ying)用劃分(fen)，服務器(qi)和PC領域的(de)(de)DRAM標準(zhun)為(wei)(wei)DDR;手機、平板(ban)等移(yi)動(dong)設(she)備中的(de)(de)DRAM為(wei)(wei)LPDDR;GPU中的(de)(de)DRAM為(wei)(wei)GDDDR。其(qi)中，利(li)基DRAM多(duo)為(wei)(wei)LPDDR，這部(bu)分(fen)產(chan)(chan)品(pin)(pin)的(de)(de)國產(chan)(chan)率比較高。例如東(dong)芯半導體的(de)(de)LPDDR系列(lie)產(chan)(chan)品(pin)(pin)目前具有LPDDR1、LPDDR2、LPDDR4X三個系列(lie)。LPDDR1的(de)(de)核心電(dian)壓(ya)與IO電(dian)壓(ya)均低(di)至1.8V;LPDDR2電(dian)源電(dian)壓(ya)VDDCA/VDDQ低(di)至1.2V;LPDDR4X的(de)(de)VDDQ更低(di)至0.6V產(chan)(chan)品(pin)(pin)適合應(ying)用在(zai)各種移(yi)動(dong)設(she)備中。LPDDR系列(lie)產(chan)(chan)品(pin)(pin)廣(guang)泛應(ying)用于可穿戴(dai)、遙控設(she)備等便攜(xie)式產(chan)(chan)品(pin)(pin)。國內廠商(shang)不斷豐富DRAM自研產(chan)(chan)品(pin)(pin)組合，提高產(chan)(chan)品(pin)(pin)市場(chang)競爭力(li)。
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(fa)展(zhan)推動中小(xiao)容量NAND Flash市(shi)場的(de)發(fa)展(zhan)。
我國(guo)在中小容量NAND Flash領域取得了(le)一定的進展，形成了(le)具有國(guo)際(ji)競爭力的廠(chang)商(shang)和品牌(pai)。東芯半導體股份有限公司副(fu)總經理(li)陳磊(lei)介紹，在NAND Flash產品上，主要廠(chang)商(shang)有三星電子、鎧俠、海力士(shi)、美光科技等國(guo)際(ji)企業，占據全球主要市(shi)場，產品類型以(yi)大容量存儲的3D NAND Flash為主。國(guo)產化(hua)需求不斷提高，國(guo)內企業將(jiang)迎來良好的發展契機，目(mu)前在低容量2D NAND Flash市(shi)場。
在(zai)產(chan)品(pin)方(fang)面(mian)，通過差異化市場(chang)需(xu)求(qiu)切入該細分領域(yu)市場(chang)，東(dong)芯半(ban)導體聚焦平面(mian)型(xing)SLC NAND Flash的(de)設(she)計(ji)與(yu)研發，主要產(chan)品(pin)采用浮(fu)柵型(xing)工藝結構，存儲(chu)容量(liang)覆(fu)蓋(gai)512Mb至32Gb，可(ke)靈(ling)活選擇SPI或(huo)PPI類型(xing)接(jie)口，搭(da)配3.3V/1.8V兩種電壓，可(ke)滿足客戶(hu)在(zai)不(bu)同應用領域(yu)及應用場(chang)景的(de)需(xu)求(qiu)。目前該產(chan)品(pin)在(zai)國內已取(qu)得技(ji)術及市場(chang)競爭優勢，NAND Flash產(chan)品(pin)核心(xin)技(ji)術優勢明顯，尤其是SPI NAND Flash，東(dong)芯半(ban)導體采用了單顆集(ji)成技(ji)術，將存儲(chu)陣列、ECC模塊與(yu)接(jie)口模塊統一集(ji)成在(zai)同一芯片(pian)內。產(chan)品(pin)在(zai)耐久(jiu)性(xing)、數據保持特性(xing)等方(fang)面(mian)表(biao)現(xian)穩(wen)定，不(bu)僅在(zai)工業溫控(kong)標準下單顆芯片(pian)擦寫(xie)次數已經超過10萬次，同時可(ke)在(zai)-40℃至105℃的(de)極端環境下保持數據有效性(xing)長達10年，產(chan)品(pin)可(ke)靠性(xing)逐步從(cong)工業級(ji)(ji)標準向車規級(ji)(ji)標準邁進。
依(yi)托于市場需求(qiu)，國產(chan)存儲廠(chang)商憑(ping)借技(ji)術實力和產(chan)品(pin)線提升在細(xi)分領(ling)域獲得(de)市占(zhan)(zhan)率。東(dong)芯(xin)(xin)半導體聚焦SLC NAND Flash的設(she)計與(yu)研發(fa)，SLC市場規(gui)模占(zhan)(zhan)整體NAND份額較小(xiao)，因此(ci)內(nei)地廠(chang)商替代空間巨大，東(dong)芯(xin)(xin)半導體通過差異化(hua)市場需求(qiu)切(qie)入(ru)該細(xi)分領(ling)域市場，產(chan)品(pin)種類多(duo)樣，核心技(ji)術明(ming)顯(xian)，基于2xnm制(zhi)程上持續(xu)開發(fa)新產(chan)品(pin)，不斷擴充SLC NAND Flash產(chan)品(pin)線，并已推進(jin)至1xnm先進(jin)制(zhi)程。2022年(nian)，東(dong)芯(xin)(xin)半導體自主(zhu)設(she)計研發(fa)的SLC NAND Flash產(chan)品(pin)作為公司的拳頭產(chan)品(pin)已進(jin)入(ru)各領(ling)域標桿客戶的供(gong)應鏈(lian)體系(xi)。
02
主控芯片、封裝方面技術成熟
國(guo)產(chan)存儲器件廠商在封裝和(he)主控芯(xin)片方(fang)面具有豐富(fu)經驗(yan)和(he)技術(shu)實力。擁有先(xian)進的(de)(de)封裝設備和(he)工(gong)藝，能夠(gou)根據市場需求進行主控芯(xin)片的(de)(de)定制化設計(ji)，提供高性能產(chan)品(pin)，此外，國(guo)內存儲器件廠商還善于(yu)供應鏈管理，注(zhu)重與供應鏈上下游企業的(de)(de)合作，通過共享信息和(he)資源(yuan)，提高供應鏈的(de)(de)效率和(he)靈活(huo)性。
1、主控芯片
主(zhu)控芯(xin)片是存儲產品(pin)的配(pei)套芯(xin)片之一(yi)，受益于上游產能(neng)影響，內存模(mo)組和SSD主(zhu)控芯(xin)片國產化(hua)率逐漸(jian)提升，供應商包括慧榮科(ke)(ke)技(ji)、群聯、Marvell、國科(ke)(ke)微、記憶(yi)科(ke)(ke)技(ji)、得一(yi)微、聯蕓科(ke)(ke)技(ji)、華(hua)瀾(lan)微等。
據記憶科技有關人員介紹，SSD成本受存(cun)(cun)儲芯(xin)片和(he)閃存(cun)(cun)顆(ke)粒的(de)行(xing)情影響較大(da)，價格隨著上游波動而(er)頻(pin)繁波動，尤其是近幾年(nian)市場(chang)行(xing)情變化較激烈，目前國內大(da)部(bu)分存(cun)(cun)儲廠商(shang)都(dou)需從海(hai)外購買存(cun)(cun)儲芯(xin)片和(he)閃存(cun)(cun)顆(ke)粒。
圖注：記憶科技SSD實現主(zhu)控芯片和閃存顆粒國產化(hua)
從(cong)降低供(gong)應(ying)鏈(lian)風險(xian)、提升產(chan)品設計自主的(de)角度來看，擴展上游供(gong)應(ying)商，成為存儲器件廠商的(de)供(gong)應(ying)鏈(lian)管理的(de)策略之一(yi)。實際(ji)上，國(guo)內已(yi)經有(you)成熟的(de)模組設計制造產(chan)業鏈(lian)，國(guo)產(chan)率(lv)相(xiang)對較高(gao)。
記(ji)憶科技一方面具(ju)有存(cun)(cun)儲芯(xin)片(pian)研(yan)發(fa)能(neng)力(li)，主(zhu)控(kong)(kong)可應用于自(zi)身SSD產(chan)(chan)品(pin);同時(shi)基于市場規(gui)模早已經(jing)和上游廠(chang)商建立(li)并保持了(le)(le)長期穩定的(de)合作關系(xi)，使(shi)其(qi)在市場較(jiao)為動蕩的(de)時(shi)候，仍可以比國(guo)(guo)內其(qi)他友商獲得(de)較(jiao)為穩定的(de)商務優勢(shi)。在SSD的(de)核心組成部件里，記(ji)憶科技實現了(le)(le)主(zhu)控(kong)(kong)芯(xin)片(pian)和閃存(cun)(cun)顆粒的(de)國(guo)(guo)產(chan)(chan)化，并且還具(ju)備自(zi)主(zhu)封測(ce)能(neng)力(li)，產(chan)(chan)品(pin)的(de)國(guo)(guo)產(chan)(chan)率較(jiao)高。其(qi)自(zi)研(yan)控(kong)(kong)制器經(jing)過10多(duo)年的(de)發(fa)展，已迭(die)代了(le)(le)多(duo)個代次(ci)，其(qi)中面向企(qi)業級(ji)應用的(de)核心企(qi)業級(ji)主(zhu)控(kong)(kong)芯(xin)片(pian)使(shi)用12nm制程，與業界領先工藝對齊，是國(guo)(guo)內少數可同時(shi)支撐(cheng)PCIe以及SAS雙協議棧(zhan)的(de)產(chan)(chan)品(pin)，具(ju)有高可靠性，可滿(man)足企(qi)業級(ji)存(cun)(cun)儲的(de)核心要(yao)求，累計發(fa)貨量已達(da)百萬級(ji)，在記(ji)憶科技多(duo)款主(zhu)流企(qi)業級(ji)SSD產(chan)(chan)品(pin)中均有應用。
2、封裝測試
嵌入(ru)(ru)式(shi)應用(yong)和(he)下游終端產(chan)(chan)品(pin)(pin)(pin)形態較多(duo)，國內(nei)存儲器(qi)件廠商(shang)已經具備(bei)成熟的封(feng)測(ce)制(zhi)造能力。通過創新，國內(nei)廠商(shang)已經具備(bei)實力，例如(ru)記憶科(ke)技(ji)已掌握(wo)大(da)容量、高密度、超薄系統級產(chan)(chan)品(pin)(pin)(pin)封(feng)裝測(ce)試的核心工(gong)藝(yi)，并(bing)完成產(chan)(chan)品(pin)(pin)(pin)的多(duo)次迭代，封(feng)測(ce)技(ji)術在模(mo)式(shi)、工(gong)藝(yi)、精度、技(ji)術布局等(deng)關鍵(jian)領(ling)域領(ling)跑，自封(feng)介質覆蓋企業(ye)級、消費級，嵌入(ru)(ru)式(shi)存儲產(chan)(chan)品(pin)(pin)(pin)。依(yi)托(tuo)全流(liu)程、端到端的企業(ye)綜(zong)合實力和(he)嚴(yan)謹的技(ji)術工(gong)藝(yi)，記憶科(ke)技(ji)所有SSD產(chan)(chan)品(pin)(pin)(pin)的存儲介質都堅(jian)持自主封(feng)測(ce)，也正因如(ru)此，記憶科(ke)技(ji)已成為國內(nei)為數不多(duo)具備(bei)全流(liu)程SSD制(zhi)造能力和(he)封(feng)測(ce)能力的存儲品(pin)(pin)(pin)牌(pai)。在嵌入(ru)(ru)式(shi)領(ling)域，記憶科(ke)技(ji)高性(xing)能低功耗的產(chan)(chan)品(pin)(pin)(pin)特(te)性(xing)，適(shi)配當前(qian)輕薄化電子產(chan)(chan)品(pin)(pin)(pin);多(duo)容量特(te)性(xing)可(ke)滿足小(xiao)封(feng)裝尺(chi)寸和(he)快速接口的行(xing)業(ye)標準。
封(feng)測(ce)的(de)基礎實(shi)力(li)造(zao)就了國產存儲產品(pin)(pin)組合(he)的(de)多樣(yang)性。例如(ru)東(dong)芯半導體的(de)MCP系列(lie)產品(pin)(pin)具(ju)有NAND Flash和(he)DDR多種容(rong)量組合(he)，Flash和(he)DDR均為低電壓的(de)設(she)計(ji)，核心電壓1.8V可(ke)滿(man)足目(mu)前(qian)移動互聯(lian)網(wang)(wang)和(he)物聯(lian)網(wang)(wang)對低功耗(hao)的(de)需求。其中(zhong)DDR包含LPDDR1/LPDDR2兩種規格使其選擇(ze)更加靈(ling)活豐(feng)富。MCP可(ke)將Flash和(he)DDR合(he)二(er)為一進行封(feng)裝，簡(jian)化走(zou)線設(she)計(ji)，節省組裝空間，高(gao)效集成電路(lu)，提高(gao)產品(pin)(pin)穩(wen)定性，被廣范應用(yong)于功能手機、MIFI、通訊(xun)模塊等產品(pin)(pin)中(zhong)。
03
未來已來：ReRAM存算一體
國內(nei)存(cun)儲器件產(chan)業鏈下游(you)比較成熟，具有豐(feng)富的(de)(de)產(chan)品，實際上(shang)在上(shang)游(you)存(cun)儲芯片領域，除了常見的(de)(de)長江存(cun)儲、長鑫等(deng)晶圓(yuan)廠，面向(xiang)AI服務(wu)器和數據中心對算力的(de)(de)需求，國內(nei)廠商也在前(qian)沿技術上(shang)追趕(gan)突破。
1、HBM與3D DRAM殊途同歸
GhatGPT推(tui)動了(le)生(sheng)成式AI發展，也(ye)提升了(le)HBM(高帶寬存儲(chu)器)和3D DRAM(三(san)維動態隨機(ji)存取存儲(chu)器)在(zai)存儲(chu)器件行業的(de)地位(wei)，作為當前(qian)先進存儲(chu)技術，兩者的(de)區別包含幾點：
第(di)一(yi)，結構。HBM是(shi)一(yi)種(zhong)通過多(duo)個垂(chui)直堆疊(die)DRAM層(ceng)(ceng)實(shi)現高帶(dai)寬的內(nei)存技術，使數據傳輸(shu)更(geng)快速。3D DRAM也是(shi)一(yi)種(zhong)垂(chui)直堆疊(die)DRAM技術，但還可以包括(kuo)括(kuo)邏輯層(ceng)(ceng)或其他(ta)功(gong)能層(ceng)(ceng)，因此其結構可以更(geng)加多(duo)樣化。
第二，帶寬和性(xing)能(neng)。HBM專(zhuan)注于提供(gong)高(gao)帶寬內存，適(shi)用(yong)于高(gao)性(xing)能(neng)計(ji)算和圖形處理器(qi)(GPU)等(deng)領(ling)域，提供(gong)很高(gao)的內存帶寬，滿(man)足大規(gui)模數(shu)據傳(chuan)輸需求。3D DRAM用(yong)于各種應用(yong)，包括移動設備、服務器(qi)和嵌入(ru)式(shi)系統(tong)，性(xing)能(neng)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(mo)數據處理等(deng)需要高帶寬的任務。3D DRAM可以用于移動(dong)設備、服(fu)務器、工作站和嵌入式系統等(deng)。
億鑄科技(ji)創始人(ren)、董事長兼CEO熊大鵬博士指出(chu)，HBM和(he)3D DRAM基本解決同樣一個問題，即(ji)存儲芯片與(yu)主芯片之間的帶寬(kuan)問題。目前(qian)，AI大模型參數(shu)傳到主芯片的速度不夠，需要HBM和(he)3D DRAM讓外部存儲中的AI大模型參數(shu)傳輸到主芯片。
圖注：億(yi)鑄科技創始人、董事長兼(jian)CEO 熊(xiong)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(jiang)帶寬提高(gao)2-5TOPS，甚至可以更(geng)高(gao)，但(dan)技術升級(ji)的不會(hui)太快，甚至存在物理極限，這意味著(zhu)AI芯片性能會(hui)遇到帶寬的天花(hua)板(ban)，這是AI應用的瓶頸。
由于(yu)大模型(xing)參數(shu)在(zai)芯(xin)片內，如果(guo)參數(shu)數(shu)據的(de)每個BYTE的(de)計算部分與存儲部分合為一體，存儲單元同(tong)時就(jiu)是(shi)乘(cheng)法器、加(jia)法器，這種結構就(jiu)不存在(zai)帶寬的(de)問題(ti)，而(er)這就(jiu)是(shi)存算一體。
在帶寬問題(ti)上，“這是(shi)根本(ben)的(de)解(jie)決(jue)之道”熊博士說到(dao)，HBM、3D DRAM是(shi)技(ji)術改良，而存算一體是(shi)技(ji)術革命(ming)。
由于不(bu)需(xu)要外(wai)部存儲器，存算一體在(zai)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(shen)至比主芯片還貴。
熊博士表示，存算一體(ti)在推理服務器的市場需求比較大，原因在于存算一體(ti)可以解(jie)決用(yong)戶最關心的問題：
第一(yi)個(ge)是性價(jia)(jia)比和能效比。推理(li)端對性價(jia)(jia)比非常敏感(gan)，成(cheng)本可以精算到(dao)每一(yi)個(ge)token的(de)(de)投資，即每一(yi)秒鐘、每一(yi)個(ge)token需要(yao)(yao)投資多少(shao)錢。每個(ge)token的(de)(de)功耗也是推理(li)端需要(yao)(yao)關(guan)注的(de)(de)。在(zai)大(da)模型領域，存算一(yi)體(ti)不管是性價(jia)(jia)比還是能效比都能夠帶來數量級提升。
第(di)二個是(shi)大(da)模型(xing)的(de)(de)運營成本。功(gong)耗是(shi)大(da)模型(xing)運營的(de)(de)最重(zhong)要因素，“算(suan)力之爭，即(ji)功(gong)耗之爭”，存(cun)算(suan)一體可以(yi)同時降(jiang)低大(da)模型(xing)的(de)(de)部署和運營成本。據悉，億鑄科技(ji)基于新型(xing)憶阻器(ReRAM)的(de)(de)存(cun)算(suan)一體AI大(da)算(suan)力芯片工程(cheng)驗證芯片已回片點亮，打破存(cun)儲墻(qiang)，基于傳統(tong)工藝制程(cheng)可實現低功(gong)耗單卡(ka)1000TOPS以(yi)上的(de)(de)算(suan)力。05小 結
目(mu)前消費電子市(shi)場需(xu)求未復蘇，加上(shang)宏觀(guan)(guan)經(jing)濟增速放緩(huan)和行業(ye)(ye)周期性波動等多重因素影(ying)響(xiang)，存儲(chu)器(qi)件市(shi)場景氣度下降。芯查(cha)查(cha)APP顯示，2023年上(shang)半年以來，存儲(chu)器(qi)件平(ping)均(jun)價格ASP下降，上(shang)游(you)主要(yao)存儲(chu)晶圓廠(chang)減產，以緩(huan)解行情(qing)對(dui)業(ye)(ye)績的(de)影(ying)響(xiang)，進(jin)入下半年，存儲(chu)器(qi)件市(shi)場的(de)變化仍(reng)然(ran)有待觀(guan)(guan)察。
市場(chang)(chang)供求關系的(de)(de)變化是產品價格(ge)的(de)(de)影響因素(su)之一，因此市場(chang)(chang)需求的(de)(de)回暖將有助(zhu)于價格(ge)的(de)(de)反(fan)彈。在(zai)當前市場(chang)(chang)環境(jing)下，包括東芯半導體、記憶科(ke)(ke)技在(zai)內的(de)(de)存儲器件廠商(shang)、以億(yi)鑄(zhu)科(ke)(ke)技為代表的(de)(de)國內AI算力芯片設(she)計企業，需要更加關注市場(chang)(chang)需求，在(zai)逆境(jing)中夯(hang)實(shi)核心實(shi)力，穩步提升市占率(lv)。
