AI浪潮對存儲器提出了更高要求，高容量、高性能存儲產(chǎn)品重要性正不斷凸顯，存儲產(chǎn)業(yè)技術與產(chǎn)能之爭也因此愈演愈烈：NAND Flash領域，閃存堆疊層數(shù)持續(xù)提升；DRAM領域HBM持續(xù)擴產(chǎn)，技術不斷迭代，同時3D DRAM潛力備受關注；兼具DRAM與NAND Flash優(yōu)勢的新型存儲技術再次被原廠提及；PCIe 5.0尚未全面普及，PCIe 7.0已經(jīng)開始蓄勢待發(fā)…
三星第九代V-NAND閃存啟動量產(chǎn)
三星近日宣布其第九代V-NAND 1Tb TLC產(chǎn)品開始量產(chǎn)，今年下半年三星將開始量產(chǎn)四層單元（QLC）第九代V-NAND。
圖片來源：三星
與三星上一代產(chǎn)品第八代V-NAND相比，第九代V-NAND 1Tb TLC產(chǎn)品提高約50%的位密度(bit density)，功耗也降低了10%。同時，三星通過通道孔蝕刻技術（channel hole etching）提高了生產(chǎn)效率，該技術通過堆疊模具層來創(chuàng)建電子通路，可在雙層結構中同時鉆孔，達到三星最高的單元層數(shù)，從而最大限度地提高了制造生產(chǎn)率。
第九代V-NAND配備了下一代NAND閃存接口“Toggle 5.1”，可將數(shù)據(jù)輸入/輸出速度提高33%，最高可達每秒3.2千兆位（Gbps）。三星表示 ，通過最新的V-NAND，三星將在高性能、高密度SSD市場中持續(xù)創(chuàng)新，滿足未來人工智能時代的需求。
三星新聞稿中未公布第九代V-NAND層數(shù)，此前業(yè)界表示，三星第八代V-NAND閃存為236層，第九代V-NAND閃存預計是290層。
除了三星外，美光、SK海力士、鎧俠/西數(shù)等原廠也在持續(xù)提高NAND堆疊層數(shù)。從原廠動作來看，200層遠遠不是終點，三星計劃2030年前實現(xiàn)1000層NAND Flash，鎧俠則計劃到2031年批量生產(chǎn)超過1000層的3D NAND Flash芯片。
HBM4有望2026年投產(chǎn)
HBM市場當前以HBM3為主流，HBM3e則有望在下半年逐季放量，并逐步成為HBM主流，各大原廠擴產(chǎn)也主要集中在HBM3以及HBM3e產(chǎn)品。
同時，為持續(xù)提升性能，滿足未來AI等應用需要，原廠也已著手開發(fā)新一代HBM。
4月SK海力士宣布將攜手臺積電開發(fā)HBM4，預計將于2026年投產(chǎn)。
據(jù)悉，兩家公司將首先致力于針對搭載于HBM封裝內(nèi)最底層的基礎裸片（Base Die）進行性能改善。SK海力士以往的HBM產(chǎn)品，包括HBM3E（第五代HBM產(chǎn)品）都是基于公司自身制程工藝制造了基礎裸片，但從HBM4產(chǎn)品開始計劃采用臺積電的先進邏輯（Logic）工藝。若在基礎裸片采用超細微工藝可以增加更多的功能。由此，公司計劃生產(chǎn)在性能和功效等方面更廣的滿足客戶需求的定制化（Customized）HBM產(chǎn)品。
與此同時，雙方將協(xié)力優(yōu)化SK海力士的HBM產(chǎn)品和臺積電的CoWoS技術融合，共同應對HBM相關客戶的要求。
3D DRAM時代將于2025年開啟？
與傳統(tǒng)DRAM相比，3D DRAM可以直接通過垂直堆疊的存儲單元進行數(shù)據(jù)訪問和寫入，提高訪問速度，同時具備高容量、高速度、低功耗和高可靠性等優(yōu)勢。
DRAM技術競爭當前以先進制程為最大看點，隨著節(jié)點不斷向10nm邁進，現(xiàn)有的設計方案難以進一步發(fā)展，因此原廠積極探索3D DRAM。
三星在Memcon 2024 會議上展示了兩項3D DRAM新技術，包括垂直通道晶體管（Vertical Channel Transistor）和堆疊 DRAM（Stacked DRAM）。
三星在會上表示，預計于2025年后在業(yè)界率先進入3D DRAM時代。據(jù)悉，三星將首先引入VCT(垂直通道晶體管)技術，之后在2030-2031年，升級到堆疊DRAM，將多組VCT堆在一起，以持續(xù)提升DRAM容量與性能。
鎧俠瞄準SCM
4月，鎧俠CTO宮島英史對外表示，與同時運營NAND和DRAM的競爭對手相比，鎧俠在業(yè)務豐富程度上面處于競爭劣勢，有必要培育SCM（Storage Class Memory）等新型存儲產(chǎn)品業(yè)務，其認為，AI熱潮下內(nèi)存與閃存性能差距正在拉大，而SCM有望填補這一空白。
為發(fā)力先進存儲技術，稍早之前鎧俠還將“存儲器技術研究實驗室”重組為“先進技術研究實驗室”。
資料顯示，SCM結合了DRAM和閃存的特點，具有DRAM的高速讀寫性能，又擁有NAND閃存的持久存儲能力，有望解決DRAM存儲器容量小、易失性和高成本等問題，同時兼顧高速讀寫和持久存儲需求，產(chǎn)品主要包含PCM、ReRAM、MRAM和NRAM等。
鎧俠在SCM領域主要聚焦 XL-FLASH 閃存方案，與所有閃存一樣， XL-FLASH能夠在斷開電源時保留數(shù)據(jù)，此外它還具有極低延遲、高性能特性，能填補易失性存儲器（如DRAM）和當前閃存之間存在的性能缺口，2022年鎧俠推出了可支持MLC模式的第二代 XL-FLASH。
隨著鎧俠再次重視SCM業(yè)務，業(yè)界認為鎧俠SCM研究將集中在MRAM、ReRAM等新型存儲上，相關產(chǎn)品有望在未來2到3年內(nèi)推出。
PCIe 7.0規(guī)范有望明年推出
PCIe是一種高速串行計算機擴展總線標準，用于連接擴展卡和計算機主板之間的數(shù)據(jù)傳輸，由于具有高速、高帶寬和低延遲的特性，該技術廣泛應用于包括存儲在內(nèi)的各種硬件設備中。
隨著PCIe技術不斷發(fā)展，性能也在不斷提升。存儲領域，消費級、企業(yè)級等市場已經(jīng)普遍采用PCIe標準SSD產(chǎn)品，目前可以商用的最高規(guī)格為PCIe 5.0 SSD，作為第5代PCIe技術，其速度達到PCIe 4.0的兩倍，功耗則降低了約30%。同時，PCIe 5.0最多支持16通道連接，在x16通道配置下，PCIe 4.0的最大理論帶寬為64GB/s，而PCIe 5.0則可以達到128 GB/s。
PCIe 5.0之后，PCIe 6.0標準也已經(jīng)公布，與PCIe 5.0相比帶寬再次翻倍。此外，近期PCIe規(guī)范制定組織PCI-SIG已宣布PCIe 7.0規(guī)范0.5版本，相較PCIe 6.0標準，PCIe 7.0在沿用 PAM4 信號調(diào)制方式的同時再次翻倍速率，可實現(xiàn)128GT/s的原始數(shù)據(jù)速率，并在x16配置下實現(xiàn)512GB/s的雙向比特率。
同時，PCIe 7.0支持800 Gig以太網(wǎng)，能滿足人工智能和機器學習、高性能計算、量子計算、超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心和云平臺等高端應用的需求。
PCI-SIG表示，參考目前的開發(fā)進度，PCIe 7.0規(guī)范1.0正式版本有望于2025年內(nèi)推出。
結語
AI強勢驅動之下，存儲器市場正持續(xù)受益。當前，HBM無疑是最受關注的產(chǎn)品，市況供不應求，產(chǎn)值持續(xù)攀升。全球市場研究機構TrendForce集邦咨詢此前預計，2023年HBM產(chǎn)值占比之于DRAM整體產(chǎn)業(yè)約8.4%，至2024年底將擴大至20.1%。
未來，隨著存儲技術不斷突破，新型應用不斷涌現(xiàn)，誰將成為存儲器市場下一個“寵兒”？我們拭目以待。
封面圖片來源：拍信網(wǎng)
