存储器件：国产化与技术升级并重

就存储器件的发展话题，编辑部采访了东芯半导体股份有限公司副总经理 陈磊、亿铸科技创始人、董事长兼CEO 熊大鹏博士、记忆科技有关人员，文章由受访嘉宾的分享整理而成。

来源：《中国电子商情》

【资料图】

* 本文字数约4500字，阅读时长约10分钟

存储器件行业在AI浪潮的簇拥下加速发展，高容量、高带宽成为存储器件主要技术升级方向。存储器件上游厂商推进技术革新，厂商格局集中，DRAM、闪存(NAND Flash和NOR Flash)晶圆厂商主要为长江存储、长鑫、三星、SK海力士、美光、铠侠等。国信证券研究报告显示，DRAM排名前三的厂商市占率超95%，主要产品为移动设备和服务器;NAND Flash排名前六的厂商市占率98%，主要产品为SSD(固态硬盘)。

存储器件下游细分应用较多，具有定制化和长尾特点，主要由存储模组厂商开拓，实现从标准化晶圆到模组和终端产品的转化，涉及主控芯片、固件开发、封测等环节，最终以成品形式推向市场。目前中国存储产品需求占全球30%，自给率低于10%，芯片、模组、封装、设备等产业链各个环节都有不同程度的国产化。

01

中小容量是国产化主战场

目前存储器件的海外龙头陆续将产能转向大容量、高毛利存储器件，国内厂商在中小容量领域逐步获得市占，营收和体量稳步增长。

1、DRAM

中小容量DRAM产品主要为利基型市场，即用于电视、机顶盒等消费型电子与网络通信等产品上，多数为非主流DRAM产品，市场规模将继续保持增长。国内主要厂商包括兆易创新、北京君正、东芯半导体、南亚科技等。

DRAM是市场主要的易失性存储产品之一，具有读写速度快的特点，常被用于系统硬件的运行内存，对系统中的指令和数据进行处理。

按照应用划分，服务器和PC领域的DRAM标准为DDR;手机、平板等移动设备中的DRAM为LPDDR;GPU中的DRAM为GDDDR。其中，利基DRAM多为LPDDR，这部分产品的国产率比较高。例如东芯半导体的LPDDR系列产品目前具有LPDDR1、LPDDR2、LPDDR4X三个系列。LPDDR1的核心电压与IO电压均低至1.8V;LPDDR2电源电压VDDCA/VDDQ低至1.2V;LPDDR4X的VDDQ更低至0.6V产品适合应用在各种移动设备中。LPDDR系列产品广泛应用于可穿戴、遥控设备等便携式产品。国内厂商不断丰富DRAM自研产品组合，提高产品市场竞争力。

图注：东芯半导体股份有限公司副总经理 陈磊

2、NAND Flash

SSD与嵌入式存储为NAND Flash模组的主要产品，以企业级与行业级SSD为主增长点，同时，5G通信、汽车电子、物联网等快速发展推动中小容量NAND Flash市场的发展。

我国在中小容量NAND Flash领域取得了一定的进展，形成了具有国际竞争力的厂商和品牌。东芯半导体股份有限公司副总经理陈磊介绍，在NAND Flash产品上，主要厂商有三星电子、铠侠、海力士、美光科技等国际企业，占据全球主要市场，产品类型以大容量存储的3D NAND Flash为主。国产化需求不断提高，国内企业将迎来良好的发展契机，目前在低容量2D NAND Flash市场。

在产品方面，通过差异化市场需求切入该细分领域市场，东芯半导体聚焦平面型SLC NAND Flash的设计与研发，主要产品采用浮栅型工艺结构，存储容量覆盖512Mb至32Gb，可灵活选择SPI或PPI类型接口，搭配3.3V/1.8V两种电压，可满足客户在不同应用领域及应用场景的需求。目前该产品在国内已取得技术及市场竞争优势，NAND Flash产品核心技术优势明显，尤其是SPI NAND Flash，东芯半导体采用了单颗集成技术，将存储阵列、ECC模块与接口模块统一集成在同一芯片内。产品在耐久性、数据保持特性等方面表现稳定，不仅在工业温控标准下单颗芯片擦写次数已经超过10万次，同时可在-40℃至105℃的极端环境下保持数据有效性长达10年，产品可靠性逐步从工业级标准向车规级标准迈进。

依托于市场需求，国产存储厂商凭借技术实力和产品线提升在细分领域获得市占率。东芯半导体聚焦SLC NAND Flash的设计与研发，SLC市场规模占整体NAND份额较小，因此内地厂商替代空间巨大，东芯半导体通过差异化市场需求切入该细分领域市场，产品种类多样，核心技术明显，基于2xnm制程上持续开发新产品，不断扩充SLC NAND Flash产品线，并已推进至1xnm先进制程。2022年，东芯半导体自主设计研发的SLC NAND Flash产品作为公司的拳头产品已进入各领域标杆客户的供应链体系。

02

主控芯片、封装方面技术成熟

国产存储器件厂商在封装和主控芯片方面具有丰富经验和技术实力。拥有先进的封装设备和工艺，能够根据市场需求进行主控芯片的定制化设计，提供高性能产品，此外，国内存储器件厂商还善于供应链管理，注重与供应链上下游企业的合作，通过共享信息和资源，提高供应链的效率和灵活性。

1、主控芯片

主控芯片是存储产品的配套芯片之一，受益于上游产能影响，内存模组和SSD主控芯片国产化率逐渐提升，供应商包括慧荣科技、群联、Marvell、国科微、记忆科技、得一微、联芸科技、华澜微等。

据记忆科技有关人员介绍，SSD成本受存储芯片和闪存颗粒的行情影响较大，价格随着上游波动而频繁波动，尤其是近几年市场行情变化较激烈，目前国内大部分存储厂商都需从海外购买存储芯片和闪存颗粒。

图注：记忆科技SSD实现主控芯片和闪存颗粒国产化

从降低供应链风险、提升产品设计自主的角度来看，扩展上游供应商，成为存储器件厂商的供应链管理的策略之一。实际上，国内已经有成熟的模组设计制造产业链，国产率相对较高。

记忆科技一方面具有存储芯片研发能力，主控可应用于自身SSD产品;同时基于市场规模早已经和上游厂商建立并保持了长期稳定的合作关系，使其在市场较为动荡的时候，仍可以比国内其他友商获得较为稳定的商务优势。在SSD的核心组成部件里，记忆科技实现了主控芯片和闪存颗粒的国产化，并且还具备自主封测能力，产品的国产率较高。其自研控制器经过10多年的发展，已迭代了多个代次，其中面向企业级应用的核心企业级主控芯片使用12nm制程，与业界领先工艺对齐，是国内少数可同时支撑PCIe以及SAS双协议栈的产品，具有高可靠性，可满足企业级存储的核心要求，累计发货量已达百万级，在记忆科技多款主流企业级SSD产品中均有应用。

2、封装测试

嵌入式应用和下游终端产品形态较多，国内存储器件厂商已经具备成熟的封测制造能力。通过创新，国内厂商已经具备实力，例如记忆科技已掌握大容量、高密度、超薄系统级产品封装测试的核心工艺，并完成产品的多次迭代，封测技术在模式、工艺、精度、技术布局等关键领域领跑，自封介质覆盖企业级、消费级，嵌入式存储产品。依托全流程、端到端的企业综合实力和严谨的技术工艺，记忆科技所有SSD产品的存储介质都坚持自主封测，也正因如此，记忆科技已成为国内为数不多具备全流程SSD制造能力和封测能力的存储品牌。在嵌入式领域，记忆科技高性能低功耗的产品特性，适配当前轻薄化电子产品;多容量特性可满足小封装尺寸和快速接口的行业标准。

封测的基础实力造就了国产存储产品组合的多样性。例如东芯半导体的MCP系列产品具有NAND Flash和DDR多种容量组合，Flash和DDR均为低电压的设计，核心电压1.8V可满足目前移动互联网和物联网对低功耗的需求。其中DDR包含LPDDR1/LPDDR2两种规格使其选择更加灵活丰富。MCP可将Flash和DDR合二为一进行封装，简化走线设计，节省组装空间，高效集成电路，提高产品稳定性，被广范应用于功能手机、MIFI、通讯模块等产品中。

03

未来已来：ReRAM存算一体

国内存储器件产业链下游比较成熟，具有丰富的产品，实际上在上游存储芯片领域，除了常见的长江存储、长鑫等晶圆厂，面向AI服务器和数据中心对算力的需求，国内厂商也在前沿技术上追赶突破。

1、HBM与3D DRAM殊途同归

GhatGPT推动了生成式AI发展，也提升了HBM(高带宽存储器)和3D DRAM(三维动态随机存取存储器)在存储器件行业的地位，作为当前先进存储技术，两者的区别包含几点：

第一，结构。HBM是一种通过多个垂直堆叠DRAM层实现高带宽的内存技术，使数据传输更快速。3D DRAM也是一种垂直堆叠DRAM技术，但还可以包括括逻辑层或其他功能层，因此其结构可以更加多样化。

第二，带宽和性能。HBM专注于提供高带宽内存，适用于高性能计算和图形处理器(GPU)等领域，提供很高的内存带宽，满足大规模数据传输需求。3D DRAM用于各种应用，包括移动设备、服务器和嵌入式系统，性能因具体实现而异。

第三，适用领域。HBM通常用于高性能计算、深度学习、人工智能和大规模数据处理等需要高带宽的任务。3D DRAM可以用于移动设备、服务器、工作站和嵌入式系统等。

亿铸科技创始人、董事长兼CEO熊大鹏博士指出，HBM和3D DRAM基本解决同样一个问题，即存储芯片与主芯片之间的带宽问题。目前，AI大模型参数传到主芯片的速度不够，需要HBM和3D DRAM让外部存储中的AI大模型参数传输到主芯片。

图注：亿铸科技创始人、董事长兼CEO 熊大鹏博士

2、存算一体：解决带宽问题的根本办法

通过HBM和3D DRAM可以将带宽提高2-5TOPS，甚至可以更高，但技术升级的不会太快，甚至存在物理极限，这意味着AI芯片性能会遇到带宽的天花板，这是AI应用的瓶颈。

由于大模型参数在芯片内，如果参数数据的每个BYTE的计算部分与存储部分合为一体，存储单元同时就是乘法器、加法器，这种结构就不存在带宽的问题，而这就是存算一体。

在带宽问题上，“这是根本的解决之道”熊博士说到，HBM、3D DRAM是技术改良，而存算一体是技术革命。

由于不需要外部存储器，存算一体在成本方面也具有优势。相比之下，HBM的成本大约每个G是40多美元，20-30G的成本接近1000美元，甚至比主芯片还贵。

熊博士表示，存算一体在推理服务器的市场需求比较大，原因在于存算一体可以解决用户最关心的问题：

第一个是性价比和能效比。推理端对性价比非常敏感，成本可以精算到每一个token的投资，即每一秒钟、每一个token需要投资多少钱。每个token的功耗也是推理端需要关注的。在大模型领域，存算一体不管是性价比还是能效比都能够带来数量级提升。

第二个是大模型的运营成本。功耗是大模型运营的最重要因素，“算力之争，即功耗之争”，存算一体可以同时降低大模型的部署和运营成本。据悉，亿铸科技基于新型忆阻器(ReRAM)的存算一体AI大算力芯片工程验证芯片已回片点亮，打破存储墙，基于传统工艺制程可实现低功耗单卡1000TOPS以上的算力。05小 结

目前消费电子市场需求未复苏，加上宏观经济增速放缓和行业周期性波动等多重因素影响，存储器件市场景气度下降。芯查查APP显示，2023年上半年以来，存储器件平均价格ASP下降，上游主要存储晶圆厂减产，以缓解行情对业绩的影响，进入下半年，存储器件市场的变化仍然有待观察。

市场供求关系的变化是产品价格的影响因素之一，因此市场需求的回暖将有助于价格的反弹。在当前市场环境下，包括东芯半导体、记忆科技在内的存储器件厂商、以亿铸科技为代表的国内AI算力芯片设计企业，需要更加关注市场需求，在逆境中夯实核心实力，稳步提升市占率。