目前AI技(ji)術正與(yu)終(zhong)端(duan)產品快(kuai)速(su)融合，推動(dong)了以消費(fei)(fei)電子代表的(de)諸多終(zhong)端(duan)硬件產品的(de)創(chuang)新(xin)。2024年極(ji)具代表性的(de)AI Phone、AI PC等創(chuang)新(xin)端(duan)側AI產品也的(de)確激(ji)發了新(xin)的(de)市場(chang)，以更(geng)智能的(de)功能刺激(ji)了消費(fei)(fei)需求，給我們日(ri)常生活帶來智能化(hua)改(gai)變的(de)同(tong)時，也帶動(dong)了上下游產業(ye)鏈(lian)加速(su)創(chuang)新(xin)。
蘋果在2024年將Apple Intelligence引入iPhone ，雖然近期交易平臺SellCell的一份報告顯示絕大多數用戶認為Apple Intelligence功能目前并未帶來明顯的價值提升，但這并不影響智能設備的未來方向——減少云端依賴，重點發展端側AI。
為了提升端側AI競爭力，強大的硬件性能支持是前提，對于芯片側(ce)的(de)(de)要求會聚焦在算(suan)力、內存、功耗、工藝、面積、散熱等方面，其中存儲芯片是(shi)極為關鍵(jian)的(de)(de)一環(huan)。
為了進一步(bu)提高iPhone的(de)端側AI性能(neng)，根據(ju)韓媒報道(dao)，三星應蘋果(guo)公(gong)司的(de)要求，開始研(yan)究新的(de)低(di)功耗雙倍數據(ju)速率LPDDR DRAM封(feng)裝方式。
此前蘋(pin)果的LPDDR DRAM堆疊(die)在整個SoC上(shang)，體(ti)積緊湊(cou)，便于降低(di)功耗與(yu)延遲(chi)，是板上(shang)空(kong)間受(shou)限(xian)的消(xiao)費電子(zi)設備常用的封(feng)裝方式。蘋(pin)果希望通(tong)過分開封(feng)裝DRAM和SoC，增加I/O引(yin)腳(jiao)數量(liang)提高數據傳(chuan)輸速率和并行數據通(tong)道，提高內存(cun)帶寬以增強 iPhone的端側AI能(neng)力。
此前亦(yi)有報道稱三星(xing)還(huan)可能嘗試為iPhone DRAM 應用專為設備(bei)端(duan)AI設計的(de)LPDDR6-PIM（內(nei)存內(nei)置處理(li)器）技術。
AI技術應(ying)用場景從(cong)云端(duan)擴展到端(duan)側設備(bei)，給存(cun)儲(chu)市場帶來了新市場需求，同(tong)時也推動了存(cun)儲(chu)芯片(pian)在端(duan)側的持續創新。
從云到端，AI催生存儲“芯”需求
在(zai)云端(duan)，AI依賴(lai)于大規(gui)模(mo)的數據(ju)(ju)中(zhong)心和高效(xiao)龐大的存(cun)(cun)(cun)(cun)儲(chu)(chu)系統來存(cun)(cun)(cun)(cun)儲(chu)(chu)、傳輸并處理數據(ju)(ju)。數據(ju)(ju)中(zhong)心有著大規(gui)模(mo)集群式的存(cun)(cun)(cun)(cun)儲(chu)(chu)硬(ying)件(jian)來應對海(hai)量(liang)數據(ju)(ju)，而在(zai)端(duan)側(ce)，AI需要(yao)在(zai)計算資源、存(cun)(cun)(cun)(cun)儲(chu)(chu)資源受限的設備上實現實時、低功耗(hao)的數據(ju)(ju)處理，這對存(cun)(cun)(cun)(cun)儲(chu)(chu)芯片的容量(liang)、速度(du)和能效(xiao)提出了全(quan)新(xin)的要(yao)求(qiu)，也推動了存(cun)(cun)(cun)(cun)儲(chu)(chu)技(ji)術革新(xin)。
根據國際知名調研機構TechInsights發布的《2025存儲器市場展望》，存儲器市場包括DRAM和NAND，預計在2025年將實現顯著增長，這主要得益于人工智能（AI）及(ji)相關技術的(de)加(jia)速(su)采用。報(bao)告中(zhong)同(tong)樣表示隨著(zhu)邊緣AI變(bian)得更(geng)加(jia)普及(ji)，將推動(dong)對適合(he)這些新功(gong)能的(de)內(nei)存解決方(fang)案的(de)需求。
來源：TechInsights
從今年的幾(ji)個(ge)市場(chang)來(lai)看，CFM閃存市場(chang)數據，2024年手機存儲需求同比(bi)去年增長(chang)4%，PC市場(chang)存儲需求同比(bi)增長(chang)8%，而(er)且端側(ce)AI已經開始推動這些領域的終端設備內存儲芯(xin)片的更新換(huan)代。
AI手機領(ling)域(yu)(yu)，16G的(de)(de)DRAM可以說已經是AI手機最低(di)的(de)(de)基本配置，AI PC領(ling)域(yu)(yu)同樣，更快的(de)(de)數據傳輸(shu)速度、更大的(de)(de)存(cun)儲容量和帶(dai)寬需(xu)求(qiu)也帶(dai)動(dong)了(le)主流(liu)LPDDR5x和LPDDR5T產品的(de)(de)需(xu)求(qiu)。如(ru)微軟發布的(de)(de)AI PC求(qiu)內(nei)存(cun)容量最低(di)為16GB，搭載新處理器的(de)(de)AI PC已普(pu)遍將(jiang)內(nei)存(cun)提升(sheng)至了(le)32GB，為AI模型的(de)(de)部署(shu)升(sheng)級留下充(chong)足空間。
AI智能(neng)眼(yan)鏡、AI TWS耳機(ji)今年也是紛紛上新，AI TWS耳機(ji)中功(gong)能(neng)更多(duo)，為了(le)(le)存儲更多(duo)固(gu)件和代碼(ma)程(cheng)序，就需要外擴串行NOR Flash。當前幾(ji)款已發布的(de)AI耳機(ji)中NOR Flash容量(liang)較(jiao)之(zhi)普(pu)通TWS耳機(ji)也有了(le)(le)比較(jiao)大的(de)提升，基本上實(shi)現了(le)(le)翻(fan)倍來支持內(nei)置的(de)AI新功(gong)能(neng)。
對端側(ce)AI設備來(lai)說，算(suan)力和(he)數據(ju)的加持實現了各種智能(neng)功(gong)能(neng)，而這(zhe)些(xie)數據(ju)存(cun)放在(zai)哪里，如(ru)何高效讀寫這(zhe)些(xie)數據(ju)，需要(yao)更強(qiang)大(da)的存(cun)儲芯片為其提供助力。
科技產品的創新往往是牽一發而動全身，為實現某一功能，需要整個終端配置協同更新。最終體現在消費者面前的可能僅僅是某一個具體的簡單好用的功能點，而在其背后是軟硬件先進技術數年不斷迭代。端側AI設備功能實現背后存儲器技術革新是貼切的寫照，存儲器更大容量更高讀寫速度更低功耗背后亦是整個半導體產業鏈制程技術迭代的體現。
存儲芯片與端側AI設備協同演變
存(cun)儲(chu)產品(pin)在我(wo)們(men)日常生活中隨處(chu)可(ke)見，其(qi)主要功能包括數據(ju)的(de)(de)存(cun)儲(chu)、讀取(qu)(qu)、寫入和擦除，而其(qi)分類則根據(ju)存(cun)儲(chu)介質的(de)(de)不同(tong)，又有隨機存(cun)取(qu)(qu)存(cun)儲(chu)器（RAM）、只讀存(cun)儲(chu)器（ROM）、閃存(cun)（Flash Memory）等多種類型。目前各類智能終(zhong)端中應用的(de)(de)存(cun)儲(chu)芯片主要有如下(xia)幾種。
DRAM
動(dong)態隨機存(cun)(cun)取存(cun)(cun)儲器，是最常見的(de)系(xi)統內存(cun)(cun)類型，用于存(cun)(cun)儲臨時數據(ju)和(he)正在處理的(de)數據(ju)，是最大(da)規模的(de)單品市場。在AI智能手機、AI PC等(deng)智能終(zhong)端中，DRAM用于提(ti)(ti)供快速(su)的(de)數據(ju)訪(fang)問(wen)和(he)處理能力，前文已(yi)(yi)提(ti)(ti)到AI終(zhong)端已(yi)(yi)經開始換上更大(da)容量更高讀寫速(su)度的(de)DRAM，隨著AI應(ying)用的(de)發展，對高性能DRAM的(de)需求仍(reng)在不斷(duan)增長。
NAND Flash
NAND Flash閃存是(shi)一種非易失性存儲器(qi)，用(yong)于(yu)長期(qi)數(shu)據存儲。在智(zhi)能終端如AI手機(ji)、AI PC、AI Pad中，NAND Flash用(yong)作(zuo)內部存儲，存儲操(cao)作(zuo)系統、應用(yong)程序(xu)和用(yong)戶數(shu)據。未(wei)來(lai)端側(ce)設備操(cao)作(zuo)系統肯定會搭載大模(mo)型(xing)以及其(qi)他AI應用(yong)程序(xu)，端側(ce)設備會需要更高(gao)的NAND Flash容量用(yong)于(yu)長期(qi)存儲。
NOR Flash
NOR Flash也(ye)是(shi)(shi)(shi)一種非易失性(xing)存(cun)儲器，常用(yong)于存(cun)儲啟(qi)動(dong)代碼和固件(jian)。它(ta)在(zai)需要快速啟(qi)動(dong)和執行(xing)的設(she)備中尤為(wei)重(zhong)要，上文提(ti)到的AI TWS耳機就(jiu)是(shi)(shi)(shi)典型的應用(yong)。市(shi)場上各類AI硬件(jian)對NOR Flash容(rong)(rong)量需求(qiu)增加(jia)已(yi)經是(shi)(shi)(shi)確定性(xing)的趨勢(shi)，尤其(qi)是(shi)(shi)(shi)中大(da)容(rong)(rong)量NOR Flash。
UFS
高性能的通用閃存存儲方案，在高端移動設備中應用。UFS4.0版本，其最高讀取速度已經達到了4200MB/s，寫入速度也能達到2800MB/s。端側AI性能的發揮離不開高效的數據流轉，UFS 4.0存儲技術正好能夠為之提供支持。隨著端側AI軟件層面的持續優化以及UFS 技術向更多端側設備普及，端側AI設備將擁有更強大的學習能力和更快的響應速度。引用鎧俠對UFS前景描述的原話，“現代手機正進入一個由端側AI（On-Device AI）與先進存儲技術協同發展的新時代”。
LPDDR
一(yi)種低功(gong)耗(hao)(hao)版(ban)本的(de)(de)DRAM，即低功(gong)耗(hao)(hao)雙(shuang)倍數(shu)據速率，是(shi)為移(yi)動設備設計以減少能(neng)耗(hao)(hao)的(de)(de)方案。LPDDR5和LPDDR5x提供了更高的(de)(de)數(shu)據傳(chuan)輸(shu)速率和更低的(de)(de)功(gong)耗(hao)(hao)，LPDDR6也敲定在即，將全面適配AI計算需求，用更高頻率更高帶寬支持端側AI設備。
HBM
HBM的(de)火熱程度(du)想必都有所耳聞，它(ta)本質上是(shi)一種(zhong)高性能(neng)(neng)的(de)3D堆疊DRAM，擁有極高的(de)帶(dai)寬(kuan)和(he)存(cun)儲密(mi)度(du)，適用(yong)于需要處理大量(liang)數據的(de)AI和(he)高性能(neng)(neng)計(ji)算(suan)應用(yong)，主要用(yong)于服務器(qi)和(he)數據中心等高性能(neng)(neng)計(ji)算(suan)領域。
為什么在端(duan)側設備存(cun)儲中仍舊(jiu)將(jiang)其列了出(chu)來(lai)呢(ni)？因為端(duan)側設備開始搭載HBM已經(jing)在內存(cun)大廠的推進日程中。此(ci)前就有報道SK海力(li)士正在將(jiang)HBM導入汽車(che)領域，在移動(dong)端(duan)側設備領域，三星與海力(li)士同(tong)樣在做端(duan)側HBM產品研發，初(chu)步估計2026年能實(shi)現商業化。
大大小(xiao)小(xiao)各類存儲(chu)(chu)芯片在(zai)(zai)端側(ce)AI設備紛紛落地的推動下，迎來了新的市場需求，同(tong)時也在(zai)(zai)不(bu)斷升(sheng)級以(yi)適配端側(ce)AI設備對存儲(chu)(chu)的新要求。目(mu)前看來存儲(chu)(chu)產品在(zai)(zai)端側(ce)AI設備的協同(tong)演進上主要在(zai)(zai)這(zhe)幾方面(mian)做了提升(sheng)。
數據處理速度與內存帶寬
端(duan)側(ce)AI應用對即時數(shu)據(ju)(ju)處理和(he)快(kuai)速響應的(de)(de)需(xu)求(qiu)是(shi)明確(que)的(de)(de)，這依賴于存(cun)(cun)儲芯片(pian)有著極高(gao)的(de)(de)數(shu)據(ju)(ju)讀(du)寫(xie)速度，這樣才能體驗端(duan)側(ce)AI實(shi)時的(de)(de)特點。同樣，隨著端(duan)側(ce)大(da)模型引入，對內(nei)存(cun)(cun)帶(dai)寬的(de)(de)需(xu)求(qiu)也隨之增長(chang)，要求(qiu)存(cun)(cun)儲芯片(pian)能夠(gou)在(zai)短時間內(nei)完成(cheng)大(da)量數(shu)據(ju)(ju)的(de)(de)讀(du)寫(xie)操作，并(bing)支(zhi)持高(gao)并(bing)發(fa)的(de)(de)數(shu)據(ju)(ju)訪問(wen)請求(qiu)，解決內(nei)存(cun)(cun)墻問(wen)題實(shi)現在(zai)受(shou)限(xian)的(de)(de)資源(yuan)下釋放端(duan)側(ce)大(da)模型性能。還需(xu)要通(tong)過優(you)化存(cun)(cun)儲結構和(he)算法，提高(gao)存(cun)(cun)儲空(kong)間的(de)(de)利(li)用率和(he)數(shu)據(ju)(ju)的(de)(de)讀(du)寫(xie)效率。
能效管理與小型化
在端(duan)側AI與(yu)(yu)存(cun)儲(chu)芯片(pian)的(de)(de)(de)協同優化中，能效管(guan)理與(yu)(yu)芯片(pian)小型化是(shi)匹配端(duan)側智能設備(bei)高效運行(xing)的(de)(de)(de)關鍵。端(duan)側AI設備(bei)存(cun)儲(chu)目標是(shi)以最高效的(de)(de)(de)方(fang)式將(jiang)AI模型從存(cun)儲(chu)加載到內存(cun)中。為此，需要(yao)在不增加功耗的(de)(de)(de)前(qian)提下，獲得盡可能高的(de)(de)(de)吞(tun)吐量。如何(he)降低功耗、節省空(kong)間是(shi)每(mei)家原廠(chang)都在琢磨(mo)的(de)(de)(de)。如美光(guang)科技(ji)針對(dui)AI PC開發的(de)(de)(de)LPDDR5X與(yu)(yu)傳統(tong)SODIMM產品相比就將(jiang)功耗降低了58%，空(kong)間節省了64%。
落地端側，存儲探索更多可能
端側AI設備的(de)快速發展(zhan)，倒逼了存儲(chu)(chu)芯片整體(ti)性能的(de)革新(xin)，新(xin)型存儲(chu)(chu)技術(shu)也在新(xin)趨勢下加速發展(zhan)。
如MRAM磁阻隨機存取存儲器，它是一種基于(yu)隧穿磁阻(zu)效應(ying)(ying)的(de)存(cun)儲器，具有(you)讀(du)寫次數(shu)無(wu)限、寫入速度(du)快、功耗(hao)低特點，兼具非(fei)易失性(xing)和高速讀(du)寫的(de)特性(xing)，非(fei)常契合需要快速響應(ying)(ying)和持久保存(cun)數(shu)據(ju)的(de)端側本地存(cun)儲。
MRAM與邏(luo)輯(ji)芯片集成(cheng)(cheng)度高(gao)的特點也(ye)能(neng)在設備小型化上提供助(zhu)力，在端側設備深入應用的未來，MRAM有望能(neng)匹配(pei)傳統存儲器(qi)的應用需求(qiu)，與其(qi)他存儲器(qi)結合，為端側AI設備存儲上性能(neng)、容量(liang)和成(cheng)(cheng)本的平衡(heng)。
另一個隨著AI應用普及開始被重視的方向，則是存算一體化，根據不同(tong)側重(zhong)還(huan)能(neng)細(xi)分到近存計算、存內處(chu)理和(he)存內計算。對數據處(chu)理速度和(he)存儲(chu)效率的(de)要求(qiu)不斷提高，傳(chuan)統與計算分離(li)的(de)存儲(chu)解決方案日后或許(xu)承載不了端側AI對實時性(xing)和(he)能(neng)效的(de)需求(qiu)。
在內存內核中集成NPU等AI引擎來處理一些計算、處理功能，避免了傳統架構中數據在存儲器和處理器之間頻繁傳輸所產生的延遲，可以實現更快的數據訪問速度和更低的能耗，這對于需要本地實時響應的端側應用場景尤為重要。對算力、功耗和實時性有較高要求的眾多移動端側AI設備，如AI手機、AI PC、AI可穿戴設備、AI智能家居日后都可能選(xuan)擇該技術路線。
寫在最后
端(duan)側AI給存儲芯片市(shi)場(chang)帶來了新(xin)的(de)發展機遇和挑戰(zhan)，端(duan)側AI功(gong)能不斷(duan)擴展和深(shen)化(hua)，對存儲的(de)性能和功(gong)耗要求(qiu)將(jiang)(jiang)越來越高，整個產業(ye)鏈上下游全(quan)力(li)推進技(ji)術革新(xin)保持競爭力(li)；另一方面，隨著新(xin)型存儲技(ji)術的(de)不斷(duan)涌現(xian)以及(ji)端(duan)側AI設備存儲芯片需求(qiu)打開，市(shi)場(chang)競爭將(jiang)(jiang)更(geng)加激烈，這對于國(guo)內存儲芯片廠(chang)商(shang)也是一個崛起機會(hui)。
回到文章開頭的故事，雖然目前端側AI設備還并沒有做到真正的智能，但有一句話是這樣說的，“人們總是高估短期，而低估長期科技能力”，未來具有真(zhen)正(zheng)意義上設備(bei)端AI功(gong)(gong)能(neng)的產(chan)品功(gong)(gong)能(neng)會讓人意想(xiang)不到。而隨著端側AI設備(bei)功(gong)(gong)能(neng)的不斷(duan)成熟(shu)和應用場(chang)景(jing)的拓展，存儲(chu)芯(xin)片將迎來新的前景(jing)和機遇(yu)。
