電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/黃晶晶）存儲產(chǎn)業(yè)在2022年經(jīng)歷了市場行情下跌、價格下滑、原廠縮減資本支出等形勢。不過數(shù)據(jù)中心、汽車、工業(yè)等需求仍然堅挺。市場波動并不會改變存儲技術創(chuàng)新的大方向。我們看到3D NAND Flash 200層+、UFS4.0、DDR5、PCIE5.0、存算一體、DNA存儲等技術形態(tài)持續(xù)演進，推動2023年存儲產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展。

3D NAND Flash突破200層+

2022年下半年，閃存正式進入200+時代。

3D NAND使用多層垂直堆疊技術，擁有更大容量、更低功耗、更優(yōu)耐用性以及更低成本的優(yōu)勢。最早是三星電子在2013年率先開發(fā)出可以商業(yè)化應用的24層3D NAND，在2020年3DNAND高端先進制程進入176層階段。

2022年7月，美光發(fā)布232層TLC3D NAND，當年底量產(chǎn)。據(jù)悉，該芯片擁有每秒2.4GB的I/O速度，同時還實現(xiàn)14.6Gb/mm2的TLC存儲密度。這也使得其存儲容量達到了1TB，封裝后可達2TB，還可以通過堆疊獲得更高容量。

同時，三星、西部數(shù)據(jù)和鎧俠都在準備200層以上3D NAND量產(chǎn)。

來源：公司信息，電子發(fā)燒友網(wǎng)整理

UFS4.0進入中高端智能手機

2022年8月，JEDEC固態(tài)技術協(xié)會正式發(fā)布UFS 4.0協(xié)議。UFS 4.0專為移動應用程序和計算系統(tǒng)開發(fā)，可滿足高性能和低功耗的需求，在較早版本的標準上引入了顯著的帶寬和數(shù)據(jù)保護改進，帶來更高的帶寬、更低的功耗、更全面的安全性。UFS 4.0利用M-PHY 5.0規(guī)范和UniPro 2.0規(guī)范，最終使得UFS接口帶寬翻倍，順序讀寫速度可達4200MB/s和2800MB/s。UFS4.0能夠提供每通道帶寬速度增至23.2Gbps，是UFS 3.1的兩倍，能效提升46%。

三星于2022年5月宣布開發(fā)出業(yè)內(nèi)首款UFS 4.0存儲產(chǎn)品，8月宣布UFS 4.0閃存投入量產(chǎn)。UFS 4.0會率先用于旗艦級智能手機上，滿足處理高分辨率圖像、重負載游戲時更高的數(shù)據(jù)吞吐速度需求。未來，UFS 4.0還會在更多移動設備、AR、VR設備上普及。據(jù)鎧俠官方消息，旗下UFS 4.0閃存已在國內(nèi)率先批量交付，將成為新一代旗艦機型的標配。

中高端智能機正式進入USF4.0時代。2022年11月以來，vivo X90系列、iQOO11系列，以及小米13系列都確認搭載UFS4.0閃存。

DDR5逐漸成為主流

2020年7月，JEDEC固態(tài)技術協(xié)會正式發(fā)布下一個主流存儲器標準DDR5 SDRAM的最終規(guī)范，這標志著存儲器開發(fā)進入了一個新的里程碑時代。DDR5與DDR4相比帶寬提高36%，目前DDR4帶寬25.6GB/s，DDR5帶寬為32GB/s；DDR5的工作頻率最低高達4800MHz以上，最高頻率達到6400MHz。DDR4分別為1600MHz和3200MHz；最新的DDR5可支持單一芯片容量64GB，最高容量上限可增加到128GB，較DDR4提高了四倍。

自2021年10月英特爾第十二代Alder Lake處理器支持DDR5標準，2022年DDR5開始應用于服務器市場。2022年1月和8月，AMD發(fā)布的銳龍6000和7000也都支持DDR5。銳龍7000系列處理器全面支持DDR5，且不再支持DDR4內(nèi)存。隨后，英特爾發(fā)布Raptor Lake、AMD第四代EPYC (霄龍)服務器Genoa CPU以及英特爾1月初發(fā)布的第四代至強可擴展處理器(代號Sapphire Rapids)，都支持DDR5內(nèi)存。

DDR內(nèi)存應用需要CPU和內(nèi)存接口芯片的配合。隨著越來越多主流CPU廠商的新品支持DDR5內(nèi)存，DDR5的市場滲透率將持續(xù)提升。

Yole預測，2023年手機、筆記本電腦和PC等主流市場開始廣泛采用DDR5，2023年DDR5內(nèi)存出貨量將超過DDR4，2026年DDR5內(nèi)存市占將達到90%。

另外用于內(nèi)存擴展的CXL開放互連技術，基于PCIe物理層，CXL能夠在CPU和工作負載加速器(如GPU、FPGA和網(wǎng)絡)之間創(chuàng)建高速、低延遲的互連性，使設備之間實現(xiàn)內(nèi)存一致性，允許資源共享。支持CXL1.1版本的內(nèi)存擴展器將隨著CPU的支持在今年進入市場。最新進展方面，去年8月CXL 3.0協(xié)議規(guī)范發(fā)布，基于PCIe 6.0標準，進一步擴展架構與數(shù)據(jù)管理能力。

PCIe 5.0在服務器端應用

PCIe5.0標準在2019年5月就已經(jīng)發(fā)布，但是直到2022年PCIe 5.0還未大規(guī)模進入商用進程。PCIe 5.0標準每通道GB/s的傳輸速度為8GB/s。PCIe 5.0速度是PCIe 4.0的兩倍。高帶寬和低延遲的特性尤其適合應用于人工智能/機器學習(AI/ML)、數(shù)據(jù)中心、邊緣、5G基礎設施和圖形計算等領域。

2021年底英特爾發(fā)布的12代酷睿平臺支持PCIe 5.0，2022年下半年后相繼發(fā)布的AMD銳龍7000系列處理器、英特爾13代酷睿、AMD第四代EPYC (霄龍)服務器Genoa CPU、英特爾第四代至強可擴展處理器(代號Sapphire Rapids)均支持PCIe 5.0。

隨著處理器平臺相繼對PCIe 5.0的支持，明年將看到搭載PCIe 5.0 SSD的服務器進入市場。2023年PCIe5.0在服務器市場的應用會逐漸起量。

2023年初在AMD PCIe 5.0生態(tài)中的不少存儲廠商發(fā)布了PCIe 5.0 SSD。受限于價格、能耗等因素消費端會比服務器應用的導入時間慢一到兩年，PC導入PCIe 5.0應用會在2025年左右。

另外，目前顯卡還不支持PCIe 5.0，消息稱英偉達和AMD將在2023年發(fā)布的中端型號上引入PCIe 5.0支持。

2022年1月PCI-SIG組織正式發(fā)布PCIe 6.0標準，也是該技術誕生以來變化最大的一次。與PCIe 5.0相比帶寬再次翻倍，達到了64 GT/s。PCIe 6.0×16通道的帶寬達到了256 GB / s，并且延遲相比上一代更低。這一技術將持續(xù)為高性能計算、數(shù)據(jù)中心、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、汽車等帶來連接的飛躍。

存儲廠商紛紛投入存算一體研發(fā)

傳統(tǒng)的馮諾伊曼架構計算單元與內(nèi)存是兩個分離的單元，數(shù)據(jù)需在兩者之間來回搬運。不僅通道狹窄而且功耗大。為了打破“存儲墻”的限制，存算一體芯片應運而生。

存算一體技術是直接在存儲器中進行數(shù)據(jù)處理和計算，將存儲和計算放在一顆芯片當中，減少數(shù)據(jù)頻繁的移動。它的出現(xiàn)更加適用于云端、自動駕駛、數(shù)據(jù)中心等大算力場景?？捎糜诖嫠阋惑w的存儲器有NOR FLASH、NAND Flash、SRAM、RRAM、MRAM、DRAM等。

國內(nèi)存算一體芯片廠商包括Mythic、知存科技、千芯科技、后摩智能、蘋心科技、億鑄科技、智芯科、九天睿芯、閃易半導體、恒爍半導體、至訊創(chuàng)新等。其中例如Mythic、知存科技、閃易半導體以Flash為存儲介質(zhì)，存算一體芯片已量產(chǎn)，主要應用于可穿戴等小算力、低功耗場景。億鑄科技以RRAM為存儲介質(zhì)，其存算一體芯片計劃2023年Q3量產(chǎn)商用。如今，存儲芯片和主控芯片廠商都或多或少對存算一體芯片進行研發(fā)投入。

DNA新型存儲

2021年在我國“十四五”規(guī)劃中明確提出“加快布局量子計算、量子通信、神經(jīng)芯片、DNA存儲等前沿技術，加強信息科學與生命科學、材料等基礎學科的交叉創(chuàng)新”。

DNA存儲技術利用人工合成的脫氧核糖核酸（DNA）作為存儲介質(zhì)，具有高效、存儲量大、存儲時間長、易獲取且免維護的優(yōu)點。DNA分子是一種密集存儲介質(zhì)，1克DNA能夠存儲大約2拍字節(jié)，相當于大約300萬張CD。用DNA存儲數(shù)據(jù)保存時間可能長達數(shù)千年。

2016年微軟宣布購買1000萬條DNA用于研究數(shù)據(jù)存儲。2019年，華為宣布成立戰(zhàn)略研究院，表示主要研發(fā)前沿技術，比如光計算、DNA存儲及原子制造。
國內(nèi)外眾多高校和科研機構都紛紛投入DNA存儲研發(fā)。2022年9月天津大學合成生物學團隊創(chuàng)新DNA存儲算法，將十幅精選敦煌壁畫存入DNA中，通過加速老化實驗驗證壁畫信息在實驗室常溫下可保存千年，在9.4℃下可保存兩萬年。

作為一項新型的存儲技術，DNA存儲比較適合冷數(shù)據(jù)的存儲，也就是無需經(jīng)常訪問和調(diào)用的數(shù)據(jù)。目前在軍用存儲方面有一些應用，但DNA存儲在存儲成本和效率方面還存在難題，真正商用化還需要時間。