【資料圖】
傳統(tǒng)存儲(chǔ)難破雙墻阻礙，智聯(lián)時(shí)代新型存儲(chǔ)應(yīng)運(yùn)而生。AIoT、5G、智能汽車(chē)等新興應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(chǔ)芯片間的“性能墻”與各級(jí)存儲(chǔ)芯片間的“存儲(chǔ)墻”成為限制傳統(tǒng)存儲(chǔ)器應(yīng)用于新興領(lǐng)域的兩座難關(guān)。基于材料介質(zhì)改造或技術(shù)升級(jí)的PCRAM、MRAM、ReRAM 和FeRAM 四大類新型存儲(chǔ)，或?qū)⒊蔀槲磥?lái)存儲(chǔ)器的發(fā)展趨勢(shì)之一。
模糊外存和主存界限，PCRAM 產(chǎn)業(yè)化面臨障礙。PCRAM（相變存儲(chǔ)器）通過(guò)改變溫度實(shí)現(xiàn)相變材料電阻變化，以此為基礎(chǔ)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息。PCRAM 目前無(wú)物理極限，厚度2nm 的相變材料可以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)功能，因此可能解決存儲(chǔ)器工藝的物理極限問(wèn)題，成為未來(lái)通用的新一代半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件之一。國(guó)際廠商英特爾先后與三星、美光合作開(kāi)展PCRAM 研發(fā)，國(guó)內(nèi)廠商時(shí)代全芯也已掌握研發(fā)、生產(chǎn)工藝和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。但PCRMA 對(duì)溫度的高敏感度、存儲(chǔ)密度過(guò)低、高成本、低良率等問(wèn)題限制其大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，2021 年美光宣布停止基于3D XPoint 技術(shù)產(chǎn)品的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。
MRAM產(chǎn)品進(jìn)入量產(chǎn)，eMRAM替代SRAM空間大。MRAM（磁存儲(chǔ)器）的基本單位為磁隧道結(jié)（MTJ），Everspin 為獨(dú)立式MRAM 龍頭，IBM、三星、瑞薩走在嵌入式MRAM 技術(shù)前沿。其中，獨(dú)立式MRAM 目前已經(jīng)應(yīng)用于航空、航天、軍工等對(duì)可靠性要求較高的領(lǐng)域，但市場(chǎng)規(guī)模較小。嵌入式MRAM已成功進(jìn)入MCU 嵌入式系統(tǒng)，并逐步替代慢速SRAM 成為工作緩存新方案，應(yīng)用于相機(jī)CMOS 等。未來(lái)嵌入式MRAM 更具成長(zhǎng)空間，提速降價(jià)后有望替代SRAM 或eDRAM 等高速緩存，進(jìn)入手機(jī)SoC 和CPU 等產(chǎn)品。
ReRAM有望替代eFlash，成長(zhǎng)空間廣闊。ReRAM（可變電阻式存儲(chǔ)器）以基本單位電阻變化存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。Data Bridge 測(cè)算2022 年全球ReRAM 市場(chǎng)規(guī)模為6.07 億美元，預(yù)計(jì)2030 年有望達(dá)到21.60 億美元。松下、富士通等為ReRAM 產(chǎn)品主要設(shè)計(jì)廠商，國(guó)內(nèi)兆易創(chuàng)新與昕原半導(dǎo)體也基本實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
其中，獨(dú)立式ReRAM目前在工業(yè)級(jí)小容量存儲(chǔ)得到廣泛應(yīng)用，并在IoT 領(lǐng)域逐步替代NOR FLASH，突破容量和讀寫(xiě)速度后有望替代閃存進(jìn)入企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)市場(chǎng)。嵌入式ReRAM 目前已替代eFLash 可用于模擬芯片內(nèi)，進(jìn)一步有望進(jìn)入MCU 芯片等，技術(shù)長(zhǎng)足發(fā)展后有望進(jìn)入CPU 作為最后一級(jí)高速緩存。
FeRAM 研發(fā)正當(dāng)時(shí)，多種優(yōu)勢(shì)突破傳統(tǒng)存儲(chǔ)限制。FeRAM 具有非易失性、讀寫(xiě)速度快、壽命長(zhǎng)、功耗低、可靠性高等特點(diǎn)。小部分FeRAM 產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。但FeRAM存儲(chǔ)密度較低，容量有限，無(wú)法完全取代DRAM與NANDFlash，在對(duì)容量要求不高、讀寫(xiě)速度要求高、讀寫(xiě)頻率高、使用壽命要求長(zhǎng)的場(chǎng)景中擁有發(fā)展?jié)摿Α?guó)際廠商英飛凌、富士通等已實(shí)現(xiàn)FeRAM 在汽車(chē)電子的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)廠商匯峰已實(shí)現(xiàn)130nm 制程FeRAM 產(chǎn)品小批量量產(chǎn)。目前FeRAM 技術(shù)瓶頸尚在，仍需繼續(xù)研究突破。
四種新型存儲(chǔ)優(yōu)勢(shì)各異。持久性方面，MRAM、FeRAM 較高；存儲(chǔ)密度方面，F(xiàn)eRAM 較低，MRAM、PCM、RRAM 較高；讀寫(xiě)速度方面，F(xiàn)eRAM最快；讀寫(xiě)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(fēng)險(xiǎn)提示：技術(shù)進(jìn)展不及預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn)/市場(chǎng)規(guī)模增速不及預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn)
知前沿，問(wèn)智研。智研咨詢是中國(guó)一流產(chǎn)業(yè)咨詢機(jī)構(gòu)，十?dāng)?shù)年持續(xù)深耕產(chǎn)業(yè)研究領(lǐng)域，提供深度產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告、商業(yè)計(jì)劃書(shū)、可行性研究報(bào)告及定制服務(wù)等一站式產(chǎn)業(yè)咨詢服務(wù)。專業(yè)的角度、品質(zhì)化的服務(wù)、敏銳的市場(chǎng)洞察力，專注于提供完善的產(chǎn)業(yè)解決方案，為您的投資決策賦能。
轉(zhuǎn)自民生證券股份有限公司 研究員：方競(jìng)/童秋濤
關(guān)鍵詞：
責(zé)任編輯：Rex_06
營(yíng)業(yè)執(zhí)照公示信息