存储芯片是半导体行业中非常重要的一类产品ღ★，我们日常所有的电子设备基本都会用到存储器ღ★。据WSTS预测ღ★，2023年全球存储芯片市场规模将达到1675亿美元ღ★，占比约30%ღ★；其中中国存储器市场空间巨大ღ★，预计2023年国内存储芯片市场规模将达到6492亿元(约942亿美元)ღ★，约占全球市场的55.8%ღ★。

　　存储芯片ღ★，是嵌入式系统芯片的概念在存储行业的具体应用ღ★。因此ღ★，无论是系统芯片还是存储芯片ღ★，都是通过在单一芯片中嵌入软件ღ★，实现多功能和高性能ღ★，以及对多种协议ღ★、多种硬件和不同应用的支持ღ★。

　　ASIC(专用集成电路)在存储和网络行业已经得到了广泛应用ღ★。除了可以大幅度地提高系统处理能力ღ★，加快产品研发速度以外ღ★，ASIC更适于大批量生产的产品ღ★，根椐固定需求完成标准化设计ღ★。在存储行业ღ★，ASIC通常用来实现存储产品技术的某些功能ღ★，被用做加速器今日什么特马ღ★，或缓解各种优化技术的大量运算对CPU造成的过量负载所导致的系统整体性能的下降ღ★。

　　FPGA（现场可编程门阵列）是专用集成电路（ASIC）中级别最高的一种ღ★。与ASIC相比ღ★，FPGA能进一步缩短设计周期ღ★，降低设计成本ღ★，具有更高的设计灵活性ღ★。当需要改变已完成的设计时ღ★，ASIC的再设计时间通常以月计算ღ★，而FPGA的再设计则以小时计算ღ★。这使FPGA具有其他技术平台无可比拟的市场响应速度ღ★。新一代FPGA具有卓越的低耗能ღ★、快速迅捷（多数工具以微微秒-百亿分之一秒计算）的特性今日什么特马ღ★。

　　半导体存储是存储领域的应用领域最广ღ★、市场规模最大的存储器件ღ★。按照停电后数据是否可继续保存在器件内ღ★，半导体存储器可分为掉电易失和掉电非易失器件ღ★；

　　1)易失存储器在过去的几十年里没有特别大的变化ღ★，依然是以静态随机存取存储器（SRAM）ღ★、动态随机存取存储器（DRAM）为主ღ★；

　　2)非易失存储器从早期的不可擦除PROMღ★，到后来的光可擦除EPROMღ★、电可擦除EEPROMღ★，到现在的主流的Flashღ★，技术在不断的更新ღ★、进步ღ★。现在RAM领域还出现了铁电存储器（FRAM）ღ★、相变存储器（PRAM）ღ★、磁存储器（MRAM）和阻变存储器（RRAM）等非易失静态存储器ღ★。

　　1.EEPROM的全称是“电可擦除可编程只读存储器”ღ★，可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息ღ★，重新编程ღ★，一般用在即插即用ღ★。在一些所需存储容量不大ღ★，并且需要频繁更新的场合ღ★，EEPROM相比较于Flashღ★，由于其百万次的擦写次数和更快速的写入ღ★，成为更佳选择ღ★。近年来ღ★，EEPROM除了越来越多的集成到SOC芯片中ღ★，也可搭配AMOLEDღ★、指纹ღ★、触控ღ★、摄像头ღ★、蓝牙ღ★、无线等芯片形成模组ღ★。EEPROM以其通用性ღ★，稳定耐用的数据存储ღ★，各种小容量规格ღ★，能满足摄像头模组ღ★、可穿戴设备等对参数存储的要求ღ★。

　　2.NOR Flash应用领域极其广泛ღ★，几乎所有需要存储系统运行数据的电子设备都需要使用NOR Flashღ★。NOR Flash的广泛应用ღ★，主要得益于其可芯片内执行（XIP）的特点ღ★。如下图所示ღ★，Flash均使用浮栅场效应管作为基本单元来存储数据ღ★。在控制栅极（Word Line与场效应管连接处）未施加电压时ღ★，源极和漏极之间导通则数据为1ღ★，中断则为0ღ★。NOR Flash的连接方式为串联ღ★，读取数据不需对Word Line进行加压ღ★，直接测量对应的Bit Line和Source Line之间的通断即可获取该存储单元的数据ღ★。不仅实现了位读取ღ★，还大大提高了数据读取的速度ღ★。实现位读取ღ★，程序便可在NOR Flash上运行ღ★，即所谓的芯片内执行（XIP）ღ★。

　　3.NAND Flash的连接方式为串联ღ★，若要读取下图黄色Word Line（字线）的数据ღ★，需对其他所有Word Line进行增加电压ღ★，加压后漏极和源极处于导通状态ღ★。因此NAND Flash读取数据的最小单位是页（即Word Line上的所有数据）ღ★，无法直接运行程序ღ★，所有数据必须先读取到RAM上后才可运行ღ★。从应用形态上看ღ★，NAND Flash的具体产品包括USB（U盘）ღ★、闪存卡ღ★、SSD（固态硬盘）ღ★，以及嵌入式存储（eMMCღ★、eMCPღ★、UFS）等ღ★。USB属于常见的移动存储设备ღ★，闪存卡则用于常见电子设备的外设存储ღ★，如相机ღ★、行车记录仪ღ★、玩具等ღ★。

　　4.DRAM是动态随机存取存储器（Dynamic Random Access Memory）的缩写ღ★，主要的作用原理是利用电容内存储电荷的多寡来代表一个二进制比特（bit）是1还是0ღ★。DRAM的特征是运算速度快ღ★，但掉电后数据会丢失ღ★，常应用于系统硬件的运行内存ღ★。DRAM用于计算机ღ★、手机的运行数据保存以及与CPU直接通讯ღ★。在计算机ღ★、服务器的应用领域ღ★，DRAM以内存模组的形式出现ღ★。内存模组由DRAM内存颗粒（即内存芯片）和内存接口芯片以及配套的印制电路板组成ღ★。在手机等移动设备领域ღ★，DRAM直接以一颗芯片的形安装在主板上ღ★。

　　uDRAM按照产品分类分为DDR/LPDDR/GDDR和传统型（Legacy/SDR）DRAMღ★，相对于DDR的双倍速率（在时钟上升沿和下降沿都可以读取数据）ღ★，传统的DRAM只在时钟上升沿读取数据ღ★，速度相对慢ღ★。应用领域相对较窄ღ★，是利基型的DRAMღ★。DDR/LPDDR为DRAM的应用最广的类型ღ★，因此DRAM主要应用于计算机ღ★、服务器和移动设备上ღ★，根据Yole数据统计凯发国际k8官网登录手机ღ★，两者合计占DRAM应用比例约为90%

　　5.SRAM即静态随机存取存储器ღ★，SRAM不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据ღ★，DRAM每隔一段时间ღ★，要刷新充电一次ღ★，否则内部的数据即会消失ღ★。SRAM的读写速度非常快ღ★，同时能够保证数据完整性ღ★，由于SRAM内部采用的是双稳态电路的形式来存储数据ღ★，所以SRAM的电路结构非常复杂ღ★。由于SRAM更快ღ★，功耗低ღ★，但由于其容量小ღ★，成本更加昂贵ღ★，所以一般应用于带宽要求高ღ★，功耗要求低的场景ღ★。目前SRAM基本上只用于CPU内部的一级缓存以及内置的二级缓存ღ★，比如作为微控制器的RAM或者cache（32bytes到128kb）

　　存储行业兴起于1960sღ★，是半导体行业重要的分支领域ღ★。按照产品周期存储行业的发展历程大致可分为3个阶段ღ★。1990年以前ღ★，DRAM为存储芯片市场上主要的产品ღ★，且伴随少量的EPROM和EEPROMღ★。1990年至2000年ღ★，NOR Flash开始逐步占据一定比例的市场份额ღ★。2000年以后ღ★，NAND Flash开始爆发式增长ღ★，其市场规模直逼DRAM, 而NOR Flash的市场规模于2006年达到顶峰后开始逐渐下滑ღ★，但于近两年又开始有微小上升趋势

　　存储行业的主要玩家伴随历史发展发生了显著的变化ღ★，霸主地位由一开始的美国企业（1969-1984年）逐步转移到日本（1985-1996年）ღ★，最后再转移到韩国企业（1996-现在）ღ★。目前存储行业的主要玩家包括韩国的三星ღ★、SK海力士ღ★；日本的东芝ღ★、铠侠ღ★、日立ღ★、NECღ★；美国的美光ღ★、英特尔ღ★、西部数据等ღ★。

　　1988年ღ★，Intel推出第一款NOR Flash商用产品ღ★，制程为1.5微米ღ★。2005年ღ★，Intel推出65nm制程产品ღ★，直到2020年ღ★，65nm依然是NOR Flash主流制程,而与NOR Flash同源的闪存产品NAND Flash早已进入10nm制程ღ★。市场高端玩家美光与cypress目前均已采用最先进的45nm制程ღ★，中低端市场主要产商兆易创新与旺宏于2019年推出55nm制程ღ★，华邦预计于2021年量产45nm制程产品ღ★。

　　串行外设接口(SPI)是微控制器和外围IC（如传感器ღ★、ADCღ★、DACღ★、移位寄存器ღ★、SRAM等）之间使 用最广泛的接口之一ღ★。4线SPI器件有四个信号ღ★：时钟(SCLK)ღ★、片选(CS)ღ★、主机输出 (MOSI)ღ★、从机输 出(MISO)ღ★。主机送出CLK信号凯发国际k8官网登录手机ღ★，主机到从机的数据在MOSI线上传输ღ★，从机到主机的数据在MISO线上 传输ღ★。与另一种同步传输协议I2C（并行存取方式)相比ღ★，序列式接口具有较多优势ღ★：其外在接脚数目更少ღ★， 降低了IC组装及封装的成本ღ★，占据了更小的印刷电路板面积并简化了绕线的复杂度ღ★；由于电路设计原 因ღ★，SPI传输速率一般在几十Mbpsღ★，I2C传输速率一般仅有400Kbpsღ★。

　　2008 年 10 月ღ★，兆易创新推出国内首款串行闪存（SPI NOR Flash）产品ღ★，并于12月开始量产ღ★。此后ღ★，公司SPI NOR Flash 产品不断更新迭代ღ★。2019年4月ღ★，兆易创新推出八通道XSPI接口技术ღ★，大幅增加了闪存数据吞吐量ღ★。2020年7月ღ★，兆易创新的GD25/55 B/T/X系列1.8V产品（即GD25/55 LB/LT/LX）全面量产ღ★，其数据吞吐量分别为90Mbpsღ★，200Mbps和400Mbpsღ★。

　　DRAM的技术发展路径是以微缩制程来提高存储密度ღ★。制程工艺进入20nm之后ღ★，制造难度大幅提升ღ★，内存芯片厂商对工艺的定义从具体的线宽转变为在具体制程范围内提升二或三代技术来提高存储密度ღ★。譬如ღ★，1X/1Y/1Z是指10nm级别第一代ღ★、第二代ღ★、第三代技术ღ★，未来还有1α/1β/1γღ★。

　　目前市场上DRAM的应用较为广泛的制程是2Xnm和1Xnmღ★，三星ღ★、美光ღ★、海力士等巨头厂商均已开发出1Znm制程的DRAMღ★。国产DRAM厂商合肥长鑫现已量产的DRAM为19nm制程ღ★，预计2021年可投产17nm DRAMღ★，技术与国际先进的厂商还有较大的差距ღ★。

　　DDR是双倍速率同步动态随机存储器ღ★，在SDRAM（Synchronous DRAM）的基础上发展而来ღ★，与SDRAM相比ღ★，它可以在一个时钟读写两次数据ღ★，使得数据传输速度加倍ღ★。主要应用在个人计算机ღ★、服务器上ღ★。自2000年DDR1推出之后ღ★，20年内DDR系列已更新

　　2018年至2020年ღ★，海力士ღ★、美光ღ★、三星先后宣布完成DDR5研发ღ★，国内产商方面ღ★，澜起科技表示将在2020年内完成DDR5研发ღ★。相比于DDR4ღ★，DDR5具有更高的带宽ღ★，更快的速率ღ★，更低的功耗ღ★。据固态技术协会（JEDEC) ღ★，DDR5突发长度增加到BL16ღ★，存储区计数增加至32ღ★，为DDR4的两倍ღ★；最高速率可达4.8Gbpsღ★，是DDR4的150%ღ★；输入缓冲和核心逻辑的供电电压降低至1.1Vღ★。根据IDC预测ღ★，DDR5的需求将逐步增长ღ★，在DRAM市场的占有率将于2021年达到25%ღ★，在2022年进一步上升至44%ღ★。

　　四种类型的NAND Flash性能各有不同ღ★。SLC单位容量的成本相对于其他类型NAND Flash成本更高ღ★，但其数据保留时间更长ღ★、读取速度更快ღ★；QLC拥有更大的容量和更低的成本ღ★，但由于其可靠性低ღ★、寿命短等缺点ღ★，仍有待后续发展凯发国际k8官网登录手机ღ★。目前主流的解决方案为MLC与TLC ღ★。

　　以往的闪存多为平面闪存ღ★，也即2D NANDღ★，3D NAND是立体结构的闪存ღ★。3D NAND使用多层垂直堆叠技 术ღ★，相比较于2D NANDღ★，拥有更大的容量ღ★、更低的功耗ღ★、更好的耐用性以及更低的成本等优点ღ★。具体来说ღ★，3D NAND成本大约为2D NAND的3倍ღ★，64层3D NAND容量大约为2D NAND的三倍ღ★，随着3D NAND层数 增加ღ★，规模经济优势将逐渐凸显ღ★。此外ღ★，相关测试显示与2D NAND相比ღ★，3D NAND能够节省约50%能耗ღ★。

　　目前2D NAND使用的制程工艺为14/15nmღ★，3D NAND大多为20nm级别ღ★。同DRAM 一样ღ★，NAND Flash 同样采取 1X nm/1Y nm/1Z nm 进行工艺技术的度量ღ★。不同之处在于ღ★，由于物理结构上 NAND 不需要制作电容器ღ★，自2015年制程推进遇到障碍时ღ★，制程工艺相对简单的3D堆叠 技术成为新的发展方向ღ★。根据Yoleღ★，全球 3D NAND Flash 的产量已于2017年4季度超过2Dღ★。目前3D技 术正在稳步推进中ღ★，未来的发展方向就是层数的继续堆叠ღ★。

　　目前ღ★，全球能够实现量产3D NAND的公司只有三星ღ★、美光ღ★、英特尔ღ★、海力士ღ★、长江存储等10几家厂商ღ★。根据TechInsights今日什么特马ღ★，截止2019年末ღ★，美光ღ★、海力士ღ★、三星ღ★、西部数据等国际大厂均已成功研发100+层 的3D NANDღ★。2020年4月ღ★，长江存储也宣布成功研发128层3D NANDღ★。

　　当前主流的计算系统都采用冯诺依曼架构ღ★，其特点在于程序存储于存储器中ღ★，与运算控制单元相分离ღ★。为了满足速度和容量的需求ღ★，现代计算系统通常采取高速缓存(SRAM)ღ★、主存(DRAM)ღ★、外部存储(NAND Flash)的三级存储结构今日什么特马ღ★。SRAM响应时间通常在纳秒级ღ★，DRAM则一般为100纳秒量级ღ★，NAND Flash更是高达 100微秒级ღ★，当数据在这三级存储间传输时ღ★，响应时间的差异形成“存储墙”ღ★。

　　DRAM和NAND Flash受限于本身物理特性ღ★，难以突破“存储墙”凯发国际k8官网登录手机ღ★。新型存储的特殊材料和结构使 其同时具备DRAM的读写速率与寿命以及NAND Flash的非易失特性ღ★，理论上可以简化存储架构将当前的内存和外存合并为持久内存ღ★，从而有望消除或缩小内存与外存间的“存储墙”ღ★。目前较为流行的新型存储有4种ღ★：PCMღ★、FRAMღ★、MRAMღ★、ReRAMღ★。

　　相变位存储器(PCM: Phase-change memory)ღ★，是一种非易失性存储器设备ღ★。其材料为硫族化物的玻璃ღ★。硫属玻璃经加热可以改变状态ღ★，成为晶体或非晶体ღ★，这些不同状态具有不同的电阻特性和光学特性ღ★， PCM借此存储不同的数值ღ★。PCM具有工艺尺寸小ღ★、存储密度高ღ★、读写速度快ღ★、功耗低ღ★、可拓展性强等优 点ღ★。

　　由于PCM必须逐层构建ღ★，且每一层都必须采用关键的光刻和蚀刻步骤ღ★，导致成本与层数等比例增加今日什么特马ღ★， 因此其不具备垂直3D NAND的制造技术所能达到的规模效益ღ★。2015年ღ★，Intel与Micron推出3D Xpoint存储器ღ★，旨在作为计算系统中DRAM与NAND闪存SSD之间的新增 存储器层今日什么特马ღ★。3D Xpoint存储器使用相变材料ღ★，其存储量接近NANDღ★，速度与DRAM相近ღ★，成本介于NAND和 DRAM之间ღ★。

　　在3D Xpoint基础上ღ★，Intel与美光分别推出自己的产品ღ★。Intel傲腾系列产品都是基于3D Xpointღ★，包 括傲腾固态盘系列与傲腾内存系列ღ★，其中ღ★，傲腾固态盘用于标准 NAND 封装模型中的快速存储ღ★，内存 产品则在DRAM总线 SSDღ★，其每秒读写次数最高为250万ღ★，连续传输的 性能约为10GB/sღ★，两项性能均创造了单块SSD的新记录ღ★。

　　铁电存储器（FERAM）ღ★，是一种随机存取存储器,与DRAM类似ღ★，但其使用铁电层而非介电层来实现它的非 易失性ღ★。FRAM的电压ღ★、电流关系具有可用于存储位的特征滞后回路ღ★。正电流使位单元处于具有正偏置的 状态ღ★，而负电流将该位单元的状态改变为负偏置ღ★。

　　电铁存取器的缺点是ღ★，它的读取是破坏性的ღ★，每次读取后必须通过后续写入来抵消ღ★，以将该位的内容恢 复到其原始状态今日什么特马ღ★。它的优点是具有独特的低写入耗电性能以及写入耐久性ღ★，FeRAM在+85°C下的数据保留时间超过10年（在较低温度下长达数十年）ღ★。富士通正在开发FRAM并竭力推广商业化进程ღ★。

　　磁性存储器 (MRAM）是一种非易失性存储凯发国际k8官网登录手机ღ★。共有三层ღ★，上下两层是磁性隧道结ღ★，中间为晶体管ღ★。当最上层磁性方向与最下层方向一致时ღ★，MTJ具有低电阻ღ★；当最上层磁性方向与最下层方向相反时ღ★，MTJ具有高电阻ღ★。写入数据时ღ★，通过严格控制电流ღ★，改变最上面一层磁场方向进而改变晶体管电阻值ღ★。

　　所有新型存储介质中ღ★，MRAM是唯一一个速度可与DRAM媲美的存储器ღ★。此外ღ★，MRAM具有较长的寿命ღ★，其 组成的固件就无需像基于闪存的SSD固件做磨损均衡ღ★。

　　目前Everspin已经有产品应用于航空航天等特定领域ღ★，并于2019年开始与格芯合作ღ★，试生产28nm制程 的1Gb STT-MRAM产品ღ★。

　　阻变存储器 (ReRAM)是一种非易失性存储器ღ★。采用两端加了电压ღ★，电阻会发生变化的材料ღ★，目前主要 是过渡金属氧化物ღ★。过渡金属氧化物的薄膜是绝缘体ღ★，其电阻值在电场作用下会发生可逆变化ღ★。即ღ★，当电场超过临界值时介电层会发生崩溃现象ღ★，使介电层从高阻值转为低阻值阻变存储器ღ★。依据电阻器 处于高电阻或低电阻状态以表示“1”或“0”ღ★。

　　与PCM相比ღ★，ReRAM的运行时间更快ღ★，与MRAM相比ღ★，ReRAM具有更简单ღ★，更小的单元结构ღ★。Crossbar正致力于其产业化进程ღ★，富士通和松下正在联合加大投入开发第二代 ReRAM 器件ღ★。凯发K8天生赢家一触即发官网ღ★，智慧家电k8凯发国际官方入口