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今日科普|半导体存储技术演进

时间:2025/05/31 阅读:418

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半导体存储技术演进

半导体存储技术作为现代信息技术的基石,近年来经历了迅猛的发展。从早期的ROM、DRAM到现代的NAND Flash、ReRAM等新型存储器,半导体存储技术不断突破,为数字经济的蓬勃发展提供了关键支(zhī)撑(chēng)。本(běn)文将(jiāng)深(shēn)入(rù)探(tàn)讨(tǎo)半(bàn)导(dǎo)体(tǐ)存(cún)储(chǔ)技(jì)术(shù)的(de)演(yǎn)进(jìn)历(lì)程(chéng),分(fēn)析(xī)当(dāng)前(qián)最(zuì)新(xīn)热(rè)点(diǎn)话(huà)题(tí),并(bìng)展(zhǎn)望(wàng)未(wèi)来(lái)的(de)发(fā)展(zhǎn)趋(qū)势(shì)。

一(yī)、半(bàn)导(dǎo)体(tǐ)存(cún)储(chǔ)技(jì)术概述与市场规模

半导体存储器是以半导体集成电路作为存储媒介的存储器,主要分为易失性存储器(VM)和非易失性存储器(NVM)。易失性存储器如DRAM,在断电后无法保留数据;非易失性存储器如NAND Flash,则可以在断电后保留数据。根据WSTS数据,2025年全球半导体存储器市场规模达到了1538亿美元,占整个集成电路市场规模的33%。这一数据充分说明了半导体存储器在半导体产业中的重要地位。

二、传统存储技术向新型存储技术的转变

近年来,随着自动驾驶、数据处理中心以及AR/VR元宇宙等高密度计算场景的蓬勃发展,传统冯·诺伊曼架构下的存储墙问题日益凸显。冯·诺伊曼架构下,芯片的存储区域和计算区域分离,数据需要在两个区域之间来回搬运,导致高效能计算性能和功耗的瓶颈。为了解决这一问题,存☪️算一体技术应运而生。存算一体技术将计算单元和存储单元合二为一,用存储单元完成计算工作,从而大幅度减少数据搬运的过程。据统计,在大算力的AI应用中,数据搬运操作消耗90%的时间和功耗,数据搬运的功耗是运算的650倍。因此,存算一体技术被视为解决存储墙问题的最佳方案之一。

在新型存储技术方面,ReRAM(阻变存储器)作为代表之一,具备读取性能高、读取功耗低、密度高和成本低等特点,可以很好地兼顾大算力、低功耗的存算需求。ReRAM技术利用阻值特性,可以在存储介质上实现乘法操作,且运行功耗很低,是极优的存内计算介质。目前,全球范围内包括三星、SK海力士、台积电、英特尔等半导体国际巨头都在积极投入ReRAM等新型存储技术的研究与开发。

三、存储芯片市场需求与国产替代加速

从市场需求来看,存储芯片的需求呈现出多元化特征。在PC领域,随着Windows系统更新和AI PC概念的兴起,厂商正积极重建库存;智能手机市场则在5G换机潮和新品发布的推动下,对存储芯片的需求持续增长🔺;数据中心作为存储芯片的重要应用领域,也在AI算力需求激增的带动下加大采购力度。此外,消费电子品牌商为规避供应链风险而采取的提前生产策略,也为存储芯片市场注入了额外需求。

在国际形势复杂多变的背景下,我国存储芯片国产替代进程明显加快。一方面,外部环境变化促使国内企业更加重视供应链安全;另一方面,国内企业在存储芯片设计、制造等环节不断取得技术突破,为替代进口产品提供了可能。例如,国内创业公司昕原半导体在ReRAM技术方面取得了显著进展,其大陆首条28/22nm ReRAM 12寸中试生产线正式完成装机验收,并在工控领域达成量产商用。这一成就标志着我国在新型存储技术领域取得了重要突破。

四、存储技术的未来展望

展望未来,半导体存储技术将继续朝着更高性能、更大容量、更低功耗的方向发展。随着AI、大数据等新🉐j9九游会首页兴应用的不断涌现,对存储芯片的性能和容量提出了更高的要求。ReRAM等新型存储技术将凭借其独特的优势,在存算一体、边缘计算等领域发挥重要作用。同时,国产存储芯片产业链各环节也将迎来更多发展机遇,设计环节需要关注技术创新能力,模组和封测环节则要注重规模效应和成本控制,设备材料领域的关键在于技术突破和客户认证进展。

总之,半导体存储技术的演进是一个不断突破和创新的过程。从早期的ROM、DRAM到现代的NAND Flash、ReRAM等新型存储器,半导体存储技术不断推动着信息技术的进步。未来,随着技术的不断发展和应用的不断深化,半导体存储技术将继续发挥数字经济“基石”的作用,为各类智能设备提供关键支撑。