長期以來，人們一直期望持久內存會帶來計算范式的轉變，但這不太可能很快發生。在最近的一次網絡研討會上，存儲網絡行業協會 (SNIA) 的業內人士表示有信心新技術將取代 DRAM 等現有內存技術，但在本十年末之前可能不會出現。

SINA的 Arthur Sainio、Tom Coughlin 和 Jim Handy 在回答媒體和行業觀察人士的問題時表示，持久內存已經與現代 DRAM 技術達到的速度相匹配，SK Hynix 和 Micron 的鉿鐵電體就證明了這一點。然而，他們無法直接回答哪些新興內存技術將最終取代客戶端 PC 和服務器中的 DRAM。

雖然鐵電存儲器以寫入周期快而聞名，但不能保證它最終會占上風。這是因為 MRAM、FERAM 和 ReRAM 等多種新型內存技術都在競相取代 SRAM、NOR 閃存和 DRAM 等現有標準。

專家表示，MRAM 相對于競爭對手具有重大優勢，因為其讀取速度在不久的將來“可能會與”DRAM 速度相媲美。自旋軌道扭矩和壓控磁各向異性等新技術也減少了 MRAM 的寫入延遲，使其成為有朝一日可能取代 DRAM 的主要候選技術之一。

然而，從 DRAM 過渡到持久內存的一大障礙是制造成本。雖然 DRAM 的生產成本相對較低，但持久性內存可能需要數年時間才能在價格方面變得具有競爭力。

阻礙持久內存采用的另一個問題是它目前使用 NOR 閃存和 SRAM 接口而不是 DDR。然而，這種情況在未來可能會改變，因為“任何內存技術都沒有與任何類型的總線緊密耦合的天生特征。”

持久內存，顧名思義，即使沒有電源也可以保留內容，這使其成為某些應用中的巨大資產。然而，專家們認為，盡管其好處顯而易見，但在不久的將來其廣泛采用仍存在許多障礙。就目前情況而言，我們可能不會在 2030 年代初之前過渡到新技術，“但可能會晚得多。”

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下一代DRAM，關注什么？

在內存市場“寒冬”期間，除了人工智能服務器和汽車電子等一些特定應用之外，對 DRAM 位的需求仍然疲軟。特別是，自 2022 年底以來生成式 AI 應用（例如 ChatGPT）的興起推動了數據中心市場對高速內存技術（即 DDR5 DRAM 和高帶寬內存 (HBM)）的需求。

為了利用新的生成式 AI 浪潮并加速市場復蘇，三星、SK 海力士和美光開始轉移更多晶圓產能以抓住 HBM 機會，導致整體比特生產放緩并加速向供應不足的轉變對于非 HBM 產品。預計到 2024 年，HBM 晶圓總產量將同比增長 100% 以上，達到約 150 kwpm。

在人工智能計算強勁需求的推動下，HBM 的增長將在很大程度上超過整個 DRAM 市場。在 2023 年比特出貨量出現令人印象深刻的增長（同比增長 93%）之后，HBM 比特預計將在 2024 年（同比增長 147%）和未來五年（復合年增長率約 45%23-29）繼續強勁增長；相比之下，數據中心 DRAM 位的 CAGR23-29 約為 25%。

就收入而言，HBM市場有潛力從2022年的約27億美元增長到2024年的約140億美元，分別相當于DRAM總體收入的約3%和約19%。

面向未來的DRAM技術

目前正在開發4F2 DRAM，與現有的6F2結構相比，芯片面積減少約30%，且無需使用更小的光刻節點。此外，從 2027 年開始引入 4F2 單元后，將采用 CMOS 鍵合陣列 (CBA) DRAM 架構，其中外圍電路和存儲器陣列在不同晶圓上加工，然后通過晶圓間混合鍵合堆疊在一起。

HBM 還需要混合鍵合來繼續提高內存帶寬和功率效率，并最大限度地減小 HBM 堆棧厚度。我們預計混合鍵合將從 HBM4 代（~2026 年）開始采用，該一代將采用每堆棧 16 個 DRAM 芯片，接口寬度增加 2 倍，高達 2,048 位。

盡管目前仍在尋找發展道路，但單片 3D DRAM 是最重要的長期擴展解決方案。3D-DRAM 開發的許多關鍵方面尚不清楚，前進戰略也尚未確定。根據技術論文和專利申請，DRAM公司正在探索實現單片3D-DRAM的許多可能途徑，其中包括帶有水平電容器的1T-1C單元，以及無電容器選項，例如增益單元（2T0C）或1T-DRAM （例如，基于浮體效應）。2D 到 3D DRAM 的轉變將引發 DRAM 行業的重大變革，本質上可以模仿 3D NAND 的歷史。我們當前的市場模型假設 3D DRAM 將在 2030 年左右上市，并需要大約五年時間才能達到 10 mwpy（占 2035 年預測 DRAM 晶圓產量的 38%）。

HBM 領導權之爭必將升級

自 2013 年以來，SK 海力士一直是 HBM 開發和商業化的先驅，目前以約 55% 的收入份額領先 HBM 市場，其次是三星，約占 41%。美光在 2020 年之前明顯缺席 HBM。作為 HBM 業務的后來者，這家美國公司需要縮短上市時間，為此，他們將跳過 HBM3 代，直接推出 HBM3E 產品（又名 HBM3 Gen2） ）。

用于 DRAM 邏輯集成的先進封裝技術和 DRAM 微縮替代傳統光刻微縮技術將成為中國企業未來幾年研發活動的重點。這些途徑目前是開放的——現階段不存在因商業限制而造成的重大障礙——中國將遵循這些途徑，在不使用受限制的前沿設備的情況下開發高性能人工智能芯片。*通過利用超摩爾解決方案結合了邏輯和存儲，中國將繼續在各個領域爭奪技術霸主地位，其中關鍵領域是人工智能計算。

審核編輯：劉清