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今日科普|半导体存储器分类概览

时间:2025/09/10 阅读:315

半导体存储器:数字世界的“记忆中枢”

在智能手机里刷短视频、用电脑处理文档、用AI训练模型……这些日常操作背后,都离不开一种“隐形英雄”——半导体存储器。它就像数字世界的“记忆中枢”,负责存储和传递数据。2✡️J9九游025年全球半导体设备销售额环比增长3%,其中DRAM(动态随机存储器)和NAND Flash(闪存)的强劲需求是主要推手。从8GB手机内存到1TB固态硬盘,从数据中心服务器到AI训练芯片,半导体存储器的分类和技术演进,正深刻影响着我们的数字生活。

半导体存储器分类概览

一、易失性存储器:速度与功耗的“平衡术”

易失性存储器的特点是断电后数据消失,但(dàn)读(dú)写(xiě)速(sù)度(dù)极(jí)快(kuài),主要(yào)用(yòng)于(yú)计(jì)算(suàn)机(jī)和(hé)手(shǒu)机(jī)的(de)“运(yùn)行(xíng)内(nèi)存(cún)”。其(qí)中(zhōng),DRAM(动(dòng)态(tài)随(suí)机(jī)存(cún)储(chǔ)器(qì))占(zhàn)据(jù)主流(liú)市(shì)场(chǎng),2025年(nián)第(dì)二(èr)季(jì)度(dù)全球(qiú)DRAM销(xiāo)售(shòu)额(é)同(tóng)比(bǐ)增(zēng)长(zhǎng)显(xiǎn)著(zhe),成(chéng)为半导体设备需求增长的核心动力之一。DRAM的存储单元由一个晶体管和一个电容组成(1T1C结构),通过电容充放电表示“0”和“1”。由于电容会漏电,DRAM需要定期刷新数据,因此被称为“动态”存储器。

以手机为例,8GB或16GB的LPDDR(低功耗双倍速率同步动态随机存储器)就是DRAM的一种,它专为移动设备优化,兼顾高速和低功耗。而服务器和PC端则更多使用DDR5内存,其传输速率可达6400MT/s,比DDR4提升近一倍。更值得关注的是HBM(高带宽存储器),这种将多层DRAM堆叠并与GPU封装的技术,已成为AI计算的首选内存。2025年SK海力士和三星的HBM产品占据全球90%以上市场份额,其带宽从初代的128GB/s提升至1.2TB/s,极大(dà)缓(huǎn)解(jiě)了(le)AI训(xun)练(liàn)中(zhōng)的(de)“内(nèi)存(cún)墙(qiáng)”问(wèn)题(tí)。

二(èr)、非(fēi)易(yì)失(shī)性(xìng)存(cún)储(chǔ)器(qì):从(cóng)“只(zhǐ)读(dú)”到(dào)“全能(néng)”的(de)进(jìn)化(huà)

与(yǔ)易(yì)失(shī)性(xìng)存(cún)储(chǔ)器(qì)不(bù)同(tóng),非(fēi)易(yì)失(shī)性(xìng)存(cún)储(chǔ)器(qì)断(duàn)电(diàn)后(hòu)数(shù)据(jù)不(bù)丢失,是手机、固态硬盘(SSD)和U盘的核心。其中,Flash(闪存)占据绝对主导地位,2025年NAND Flash销售额达696亿美元,占全球存储器市场的70%以上。Flash分为NAND Flash和NOR Flash两种:NAND Flash以“页”为单位读写、以“块”为单位擦除,写入速度快、成本低,广泛用于手机存储、SSD和存储卡;NOR Flash则支持“芯片内执行”(XIP),程序可直接在闪存中运行,但写入速度慢、成本高,主要用于主板固件、网通设备和物联网模块。

2025年NAND Flash技术迎来重大突破:SK海力士量产321层QLC(四层单元)NAND闪存,将存储密度推向新高度。相比传统TLC(三层单元)NAND,QLC的每个存储单元可存储4位数据,容量提升33%,但寿命和速度有所妥协。这一技术被华为等企业应用于AI SSD,通过优化算法弥补QLC的短板,实现“大容量+高性能”的平衡。例如,华为发布的AI SSD极致性能盘,顺序读写速度达7GB/s,专为AI大模型训练优化,可显著缩短数据加载时间。

三、新兴存储技术:突破“物理极限”的探索

在传统DRAM和Flash之外,新兴存储技术正试图突破“摩尔定律”的物理极限。例如,MRAM(磁性随机存储器)利用电子自旋存储数据,兼具DRAM的高速和Flash的非易失性,但目前成本较高,主要用于航空航天和汽车电子等高端领域。另一种是PCRAM(相变随机存储器),通过材料晶态与非晶态🚁的转变存储数据,写入速度比Flash快1000倍,但寿命较短,尚未大规模商用。

更值得关注的是3D堆叠技术。2025年长江存储将3D NAND层数推至232层,接近国际领先水平(三星321层)。通过垂直堆叠存储单元,3D NAND在相同面积下实现数倍容量提升,同时降低单位成本。这一技术被广泛应用于消费级SSD,例如1TB 🈯J9九游SSD的价格从2025年的1000元降至2025年的300元,推动大容量存储普及。此外,HBM的堆叠技术也属于3D集成范畴,SK海力士的HBM3E产品通过TSV(硅通孔)技术将8层DRAM堆叠,带宽达1.2TB/s,成为英伟达Blackwell GPU的标配内存。

四、国产替代:从“跟跑”到“并跑”的机遇

半导体存储器市场长期被三星、SK海力士、美光等国际巨头垄断,但2025年中国企业正加速突破。在(zài)DRAM领(lǐng)域,长(zhǎng)鑫(xīn)存(cún)储(chǔ)的(de)LPDDR5产(chǎn)品(pǐn)已(yǐ)进(jìn)入(rù)手(shǒu)机(jī)供(gōng)应(yīng)链(liàn),兆(zhào)易(yì)创(chuàng)新(xīn)和(hé)东(dōng)芯(xīn)股(gǔ)份(fèn)布(bù)局(jú)利(lì)基(jī)型(xíng)DRAM(用(yòng)于(yú)机(jī)顶(dǐng)盒(hé)、汽(qì)车(chē)电(diàn)子(zi)等(děng)),北(běi)京(jīng)君(jūn)正(zhèng)则(zé)在(zài)汽(qì)车(chē)存(cún)储(chǔ)市(shì)场(chǎng)占(zhàn)据(jù)一(yī)席(xí)之(zhī)地(de)。在(zài)NAND Flash领(lǐng)域,长(zhǎng)江(jiāng)存(cún)储(chǔ)的(de)3D NAND技(jì)术(shù)实(shí)现(xiàn)232层(céng)突(tū)破(pò),康(kāng)芯(xīn)威(wēi)等(děng)企(qǐ)业(yè)推(tuī)出(chū)全栈(zhàn)自(zì)研(yán)的(de)存(cún)储(chǔ)主控(kòng)芯(xīn)片(piàn),打(dǎ)破(pò)国(guó)外(wài)技(jì)术封锁。

政策支持是关键推手。2025年中国“先进存力AI推理工作组”成立,汇聚华为、中国移动、科大讯飞等企业,推动存储技术与AI深度融合。例如,开普云收购金泰克存储业务,强化AI存储解决方案;康盈半导体发布AI应用存储新品,聚焦边缘计算场景。这些动作表明,中国存储器产🐸业正从“跟跑”转向“并跑”,未来有望在利基市场和新兴技术领域实现“领跑”。

半导体存储器的分类与技术演进,本质上是“速度、容量、成本”的三角博弈。从DRAM的定时刷新到HBM的堆叠革命,从NAND Flash的层数突破到新兴存储的物理探索,每一次技术迭代都在重新定义数字世界的“记忆”方式。2025年,随着AI、5G和物联网的普及,存储器市场将迎来新一轮增长周期。对于消费者而言,这意味着更快的手机、更便宜的SSD和更智能的AI设备;对于产业而言,这则是中国存储器企业打破垄断、实现国产替代的历史机遇。下一次你刷短视频或训练AI模型时,不妨想想:这些数据背后的“记忆中枢”,可能正来自中国企业的创新突破。