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傳統存儲難破雙墻阻礙，智聯時代新型存儲應運而生。AIoT、5G、智能汽車等新興應用場景對數據存儲在容量、速度、功耗、成本、可靠性等層面提出更高要求。但CPU 與存儲芯片間的“性能墻”與各級存儲芯片間的“存儲墻”成為限制傳統存儲器應用于新興領域的兩座難關。基于材料介質改造或技術升級的PCRAM、MRAM、ReRAM 和FeRAM 四大類新型存儲，或將成為未來存儲器的發展趨勢之一。

模糊外存和主存界限，PCRAM 產業化面臨障礙。PCRAM（相變存儲器）通過改變溫度實現相變材料電阻變化，以此為基礎存儲數據信息。PCRAM 目前無物理極限，厚度2nm 的相變材料可以實現存儲功能，因此可能解決存儲器工藝的物理極限問題，成為未來通用的新一代半導體存儲器件之一。國際廠商英特爾先后與三星、美光合作開展PCRAM 研發，國內廠商時代全芯也已掌握研發、生產工藝和自主知識產權。但PCRMA 對溫度的高敏感度、存儲密度過低、高成本、低良率等問題限制其大規模產業化，2021 年美光宣布停止基于3D XPoint 技術產品的進一步開發。

MRAM產品進入量產，eMRAM替代SRAM空間大。MRAM（磁存儲器）的基本單位為磁隧道結（MTJ），Everspin 為獨立式MRAM 龍頭，IBM、三星、瑞薩走在嵌入式MRAM 技術前沿。其中，獨立式MRAM 目前已經應用于航空、航天、軍工等對可靠性要求較高的領域，但市場規模較小。嵌入式MRAM已成功進入MCU 嵌入式系統，并逐步替代慢速SRAM 成為工作緩存新方案，應用于相機CMOS 等。未來嵌入式MRAM 更具成長空間，提速降價后有望替代SRAM 或eDRAM 等高速緩存，進入手機SoC 和CPU 等產品。

ReRAM有望替代eFlash，成長空間廣闊。ReRAM（可變電阻式存儲器）以基本單位電阻變化存儲數據。Data Bridge 測算2022 年全球ReRAM 市場規模為6.07 億美元，預計2030 年有望達到21.60 億美元。松下、富士通等為ReRAM 產品主要設計廠商，國內兆易創新與昕原半導體也基本實現商業化。

其中，獨立式ReRAM目前在工業級小容量存儲得到廣泛應用，并在IoT 領域逐步替代NOR FLASH，突破容量和讀寫速度后有望替代閃存進入企業級存儲市場。嵌入式ReRAM 目前已替代eFLash 可用于模擬芯片內，進一步有望進入MCU 芯片等，技術長足發展后有望進入CPU 作為最后一級高速緩存。

FeRAM 研發正當時，多種優勢突破傳統存儲限制。FeRAM 具有非易失性、讀寫速度快、壽命長、功耗低、可靠性高等特點。小部分FeRAM 產品已實現量產。但FeRAM存儲密度較低，容量有限，無法完全取代DRAM與NANDFlash，在對容量要求不高、讀寫速度要求高、讀寫頻率高、使用壽命要求長的場景中擁有發展潛力。國際廠商英飛凌、富士通等已實現FeRAM 在汽車電子的應用，國內廠商匯峰已實現130nm 制程FeRAM 產品小批量量產。目前FeRAM 技術瓶頸尚在，仍需繼續研究突破。

四種新型存儲優勢各異。持久性方面，MRAM、FeRAM 較高；存儲密度方面，FeRAM 較低，MRAM、PCM、RRAM 較高；讀寫速度方面，FeRAM最快；讀寫功耗方面，PCM 最高，MRAM、FeRAM、RRAM 均較低；抗輻射方面，除MRAM 外，其他均較高。

風險提示：技術進展不及預期的風險/市場規模增速不及預期的風險

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轉自民生證券股份有限公司 研究員：方競/童秋濤

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責任編輯：Rex_06