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存储芯片:数字文明的记忆之芯——从硅基起源到AI时代的产业博弈

2026-02-04
來源:存储在线

2026年伊始,全球存儲芯片延續(xù)2025年四季度以來的“超級漲價周期”。AI服務器需求爆發(fā)是最大推手:單臺設備DRAM用量達普通服務器8-10倍,HBM產能被三星、SK海力士、美光提前鎖單至2027年,生產1GB HBM需犧牲3GB傳統(tǒng)DDR,導致消費級DRAM供給缺口擴大至15%以上。消費級SSD因原廠控產及服務器擠單,合約價漲幅至少40%。花旗已把2026年DRAM均價漲幅預期從53%上調至88%,NAND從44%上調至74%。下游終端相繼提價,聯想、戴爾等PC品牌漲價5-10%,256GB DDR5服務器內存單條突破4萬元,中端手機被迫取消512GB版本。國產廠商方面,長江存儲128層3D NAND、長鑫19nm DRAM已規(guī)模出貨,但全球新增產能仍難在年內投產,機構判斷缺貨與高價將貫穿2026全年。

今天讓我們回顧下瘋狂的存儲芯片的前世今生。

一、硅基記憶的誕生:從磁芯到半導體的革命性跨越

在人類計算文明的黎明時期,"記憶"曾經是一種奢侈的存在。1949年,華裔傳奇發(fā)明家王安博士在哈佛大學實驗室里,用微小的磁環(huán)(磁芯)構建出了人類第一個可靠的計算機存儲系統(tǒng)。每個磁環(huán)可以存儲一個比特的信息,這些排布成陣列的磁芯構成了早期計算機的"大腦皮層"。磁芯存儲器統(tǒng)治了計算機世界長達二十年,但它的局限性如同其物理形態(tài)一樣明顯:體積龐大、能耗驚人、速度遲緩,且難以擴展。

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1966年,IBM托馬斯·J·沃森研究中心的羅伯特·丹納德博士做出了一個改變世界的突破性發(fā)明——動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)。這種基于"MOS晶體管+電容"結構的存儲器件,以其驚人的集成度、超低的能耗和閃電般的讀寫速度,為半導體存儲時代拉開了序幕。DRAM技術的精髓在于其簡潔優(yōu)雅的設計:每個存儲單元只需一個晶體管和一個電容,這種極簡主義使得在指甲蓋大小的硅片上集成數百萬個存儲單元成為可能。

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▲DRAM發(fā)明者Robert Dennard ,被授予美國國家技術獎章

1969年,美國加州的Advanced Memory System公司捷足先登,生產出了世界上第一顆DRAM芯片,雖然容量僅有1KB,但這顆小小的硅片卻承載著人類計算文明從"機械記憶"向"電子記憶"跨越的歷史使命。1970年10月,英特爾推出了劃時代的C1103 DRAM芯片,容量達到1Kbit,售價10美元,這款產品如同星星之火,點燃了半導體存儲產業(yè)的燎原之勢。

與此同時,在只讀存儲器(ROM)領域,一場靜悄悄的革命也在進行。1959年,貝爾實驗室的默罕默德·阿塔拉和姜大元共同發(fā)明了金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET),這項技術后來成為所有半導體存儲器的基石。1967年,姜大元與華裔科學家施敏提出基于MOS半導體器件的浮柵結構可用于可重編程ROM,這一發(fā)現為后來的閃存技術奠定了理論基礎。

1971年,英特爾的多夫·弗羅曼發(fā)明了可擦除可編程只讀存儲器(EPROM),這種可以通過紫外線擦除并重新編程的存儲器件,為計算機固件和工業(yè)控制領域帶來了革命性的靈活性。隨后,日本電工實驗室的科學家們在1972年發(fā)明了電可擦除可編程ROM(EEPROM),使得存儲器的擦除和重寫不再需要紫外線照射,這一技術進步為后來的閃存技術鋪平了道路。

二、技術演進的史詩:從平面到三維的存儲革命

存儲芯片的發(fā)展歷程是一部人類不斷突破物理極限的技術史詩。每一次技術的飛躍,都伴隨著材料科學、制造工藝、設計理念的全面革新。

DRAM技術的演進之路

DRAM技術從1970年的1Kbit C1103開始,經歷了容量上的指數級增長。1973年,德州儀器推出2K DRAM;1976年,莫斯泰克推出16K DRAM MK4116,占據了75%的市場份額。這一時期的DRAM芯片主要采用p-MOS技術,集成度每18-24個月翻一番,完全符合后來被稱為"摩爾定律"的預測。

進入1980年代,隨著n-MOS和CMOS技術的成熟,DRAM的容量從64K、256K、1M、4M、16M一路飆升到64M、256M、512M,乃至1Gbit。每一次容量的飛躍都伴隨著制程工藝的精進:從3微米、1.5微米、1微米、0.8微米、0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米、0.13微米,到90納米、65納米、45納米、32納米、28納米、22納米、20納米、16納米、14納米,再到后來的1x、1y、1z、1α、1β等先進制程。

閃存技術的突破性發(fā)展

1980年,東芝公司的舛岡富士雄發(fā)明了閃存(Flash Memory)技術,這種能夠以電信號快速擦除的存儲器件,因其"像閃光燈一樣"的擦除速度而得名。1984年,舛岡富士雄在IEEE國際電子元件會議上正式發(fā)布了NOR Flash技術,引起了業(yè)界的廣泛關注。1988年,英特爾生產了第一款商用256KB NOR Flash產品;1989年,東芝發(fā)布了世界上第一個NAND Flash產品,奠定了現代閃存市場的技術基礎。

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▲東芝NAND flash

1990年代,隨著數碼相機、手機、MP3播放器等消費電子產品的爆發(fā),Flash市場規(guī)模迅猛提升。1993年,蘋果Newton PDA采用NOR Flash;1994年,閃迪推出CF存儲卡;1997年,手機開始配置閃存;1999年,東芝推出SD卡。這些消費級產品的普及,使得Flash存儲從專業(yè)領域走向千家萬戶。

3D時代的革命性突破

當平面制程工藝逐漸逼近物理極限時,存儲芯片產業(yè)迎來了三維時代。2012年左右,隨著2D工藝制程進入瓶頸,3D NAND技術應運而生。這種將存儲單元垂直堆疊的技術,使得在相同面積下可以實現數十倍甚至數百倍的容量提升。

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▲NAND 從 2D 到 3D 結構演進

三星、東芝(后來的鎧俠)、西部數據、美光、SK海力士、英特爾等巨頭紛紛投入3D NAND的研發(fā)。從24層、32層、48層、64層、96層、128層、176層、232層,到300層以上,3D NAND的堆疊層數不斷突破。長江存儲推出的232層TLC NAND采用創(chuàng)新的雙重堆疊架構,等效實現294層密度,接口速率達3600MT/s,良率穩(wěn)定在95.2%,并已向全球客戶批量出貨。

在DRAM領域,HBM(高帶寬內存)技術的出現代表了另一個維度的突破。通過3D堆疊和TSV(硅通孔)技術,HBM實現了前所未有的帶寬和能效比,成為AI和高性能計算的核心存儲技術。

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▲HBM 與 GDDR 原理比較

三、價格周期的律動:存儲芯片市場的經濟脈搏

存儲芯片產業(yè)以其劇烈的價格波動而聞名于世,這種波動不僅影響著整個半導體產業(yè)鏈,也深刻影響著全球電子產品的價格走勢。理解存儲芯片的價格周期,就像掌握了數字經濟的脈搏。

歷史周期的回顧

從2016年開始,存儲行業(yè)已經歷了三輪完整的周期,每輪周期大約持續(xù)3-4年。第一輪周期(2016-2019年)由移動互聯網和智能手機的普及驅動;第二輪周期(2020-2023年)受到新冠疫情、遠程辦公、5G建設等多重因素影響;第三輪周期(2024年至今)則由AI革命引爆,被稱為"史上最強漲價周期。

每一輪周期都經歷著相似的階段:需求爆發(fā)→產能擴張→供過于求→價格暴跌→產能收縮→供需平衡→新一輪需求爆發(fā)。這種周期性的律動,如同存儲芯片產業(yè)的心跳,周而復始卻又每次都帶著新的特點。

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▲數據來源:中信建投證券

本輪超級周期的獨特性

2024年開始的本輪存儲芯片漲價周期,呈現出前所未有的特點。首先,AI需求的爆發(fā)式增長完全超出了行業(yè)預期。高性能AI服務器需要DDR5、HBM等新一代內存芯片來釋放算力芯片的性能,而HBM的生產需要占用大量的DRAM產能。

其次,供應鏈的結構性調整加劇了供需失衡。由于AI投資大、利潤高,存儲芯片廠商紛紛將產能轉向HBM,DDR5只保留部分產能,DDR4則干脆大幅削減。然而,中國市場對DDR4仍有巨大需求,這種供需錯配導致整個市場陷入混亂。

第三,地緣政治因素疊加疫情影響,使得全球供應鏈變得更加脆弱。中美貿易摩擦、技術出口管制、物流中斷等因素,都在不同程度上推高了存儲芯片的價格。

價格傳導機制的影響

存儲芯片價格的暴漲,其影響沿著產業(yè)鏈逐級傳導。據調研數據,從2023年第三季度到2024年第三季度,DRAM和NAND價格累計漲幅約為60%至70%。這種價格上漲直接擠壓了下游終端廠商的利潤空間。

小米集團2024年全年財報顯示,其智能手機毛利率從2023年的14.6%減少至12.6%,主要原因就是核心零部件價格上升。手機廠商vivo、OPPO等新款手機出現了100-300元不等的漲幅;PC端產品價格也普遍上漲10%-30%。

華強北等現貨市場呈現出"詢盤量激增、惜售心態(tài)濃厚"的特征,貿易商普遍采取"邊買邊賣"策略,避免價格波動風險。中小終端廠商承壓最為嚴重,因難以與原廠簽訂長期供應協議,且資金實力有限無法大規(guī)模囤貨,部分企業(yè)轉向2021-2023年的庫存舊料或拆機料市場,甚至面臨倒閉風險]。

四、缺芯迷霧:本輪存儲芯片短缺的深層剖析

2024年下半年開始的存儲芯片短缺,并非簡單的供需失衡,而是多種因素疊加形成的復雜局面。深入分析這場"缺芯風暴"的根源,有助于我們理解現代半導體產業(yè)的脆弱性和復雜性。

需求端的結構性爆發(fā)

AI革命是推動本輪存儲芯片需求爆發(fā)的核心動力。ChatGPT等大模型的出現,引發(fā)了全球范圍內的AI軍備競賽。訓練這些大模型需要海量的存儲資源,而推理應用同樣需要大量的內存支持。據行業(yè)預測,2026年DRAM需求增速預計達21%,NAND需求增速達21.4%,其中AI相關需求貢獻占比超40%。

數據中心成為存儲芯片需求的新引擎。傳統(tǒng)的數據中心主要關注存儲容量,而AI數據中心更注重帶寬和速度。HBM(高帶寬內存)因其超高的帶寬和能效比,成為AI服務器的標配。然而,HBM的生產需要占用大量的DRAM產能,1顆HBM3E芯片相當于消耗4-6顆同容量DRAM的產能。

供給端的結構性調整

面對AI需求的爆發(fā),存儲芯片廠商進行了激進的產能調整。三星、SK海力士、美光等國際巨頭紛紛將產能轉向高毛利的HBM和DDR5產品,大幅削減DDR4的產能。這種調整雖然在商業(yè)上合理,但卻造成了市場供給的結構性失衡。

更為復雜的是,HBM的生產工藝復雜,良率相對較低,生產周期也更長。這導致即使廠商全力投入HBM生產,短期內也難以滿足市場的爆發(fā)性需求。同時,HBM的封裝測試產能也成為瓶頸,CoWoS等先進封裝技術的產能嚴重不足。

地緣政治的疊加影響

中美貿易摩擦和技術出口管制,進一步加劇了存儲芯片的供需失衡。美國對中國先進制程設備的出口限制,影響了中國存儲芯片廠商的擴產計劃。長江存儲、長鑫存儲等中國廠商雖然技術不斷突破,但在產能擴張方面仍面臨設備供應的限制。

同時,全球供應鏈的重構也增加了不確定性。各國都在推動本土半導體產業(yè)的發(fā)展,這種"去全球化"的趨勢在短期內加劇了供應鏈的緊張。物流成本的上升、交貨周期的延長,都在不同程度上推高了存儲芯片的價格。

市場預期的自我強化

在短缺預期下,市場出現了囤積和投機行為。大型科技公司為了確保供應,紛紛增加庫存水平,簽訂長期供應協議。這種"搶貨"行為進一步加劇了市場的緊張氣氛。

據業(yè)內人士透露,部分大型科技公司已經將存儲芯片的庫存水平從正常的3-6個月提高到9-12個月。這種超常規(guī)的備貨行為,雖然在短期內保障了供應,但也扭曲了真實的需求信號,可能導致未來更大幅度的價格波動。

五、AI數據中心的泡沫隱憂:存儲芯片透支下的冷思考

在AI熱潮的推動下,全球正經歷著前所未有的數據中心建設狂潮。從美國的亞利桑那沙漠到中國的貴安新區(qū),從挪威的峽灣到新加坡的填海區(qū)域,一座座AI數據中心如雨后春筍般拔地而起。然而,在這場算力狂歡的背后,泡沫的隱憂也日益顯現。

據行業(yè)估計,全球企業(yè)在大約4000億美元被投入到建設、訓練和運營AI模型的基礎設施中,而2024年AI產生的收入僅約450億美元。這種巨大的投入產出失衡,引發(fā)了市場對AI商業(yè)模式可持續(xù)性的質疑。

更為嚴峻的是,考慮到芯片或處理器3到4年的有用壽命,以及未來幾年支出預計會成倍增長,投資回報的路徑變得越來越模糊。許多投資者開始質疑:這場AI革命是否真的能夠帶來預期的回報?還是說,我們正處于一個巨大的泡沫之中?

AI數據中心泡沫一旦破裂,對存儲芯片產業(yè)的影響將是“需求斷崖→價格暴跌→產能閑置→技術路線重構”四連擊,且2026—2027年被普遍視為關鍵時間窗。

泡沫破裂將讓存儲芯片從“超級周期”直接進入“硬著陸”——2026 年缺貨有多瘋狂,2027 年去庫存就有多慘烈;但國產廠商憑借成本與信創(chuàng)基本盤,有望在低位擴大市占率,完成從“可用”到“必選”的驚險一躍

六、中國存儲芯片的未來:從追趕到超越的歷史機遇

在全球存儲芯片產業(yè)格局中,中國正扮演著越來越重要的角色。從早期的完全依賴進口,到如今的自主突破,中國存儲芯片產業(yè)走過了一條充滿艱辛卻又令人振奮的發(fā)展道路。展望未來,中國存儲芯片產業(yè)正站在一個前所未有的歷史機遇期。

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▲2025年三季度DRAM市場:長鑫存儲維持5%份額緊隨存儲三巨頭!

發(fā)展歷程的三階段跨越

中國存儲芯片行業(yè)的發(fā)展大致可分為三個階段:

起步與引進階段(2010年前):這一時期,國內市場需求主要依賴進口,本土企業(yè)以封裝測試和低端制造為主,核心技術受制于人,自主安全存儲芯片產業(yè)基礎薄。存儲芯片自給率幾乎為零,完全依賴三星、SK海力士、美光等國際巨頭。

政策驅動與自主突破階段(2010-2020年):在國家集成電路產業(yè)投資基金(大基金)等系列政策強力支持下,行業(yè)進入快速發(fā)展期。國內企業(yè)加大研發(fā)投入,在閃存(NAND Flash)、動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)等主流存儲芯片領域實現技術突破和量產。長江存儲、長鑫存儲等企業(yè)的成立,標志著中國存儲芯片產業(yè)進入自主創(chuàng)新階段。

應用深化與生態(tài)構建階段(2021年至今及未來):隨著"東數西算"工程啟動、信創(chuàng)產業(yè)全面推進以及人工智能、物聯網、智能汽車等新場景的爆發(fā),行業(yè)進入以市場需求和應用創(chuàng)新雙輪驅動的新階段。中國存儲芯片不僅追求更高的性能、密度和能效,更強調與數據處理系統(tǒng)的深度融合。

技術突破的里程碑

2025年,中國存儲芯片產業(yè)迎來了一系列重大技術突破:

在DRAM領域,長鑫存儲實現了關鍵突破,2025年11月發(fā)布速率8000Mbps的DDR5和10667Mbps的LPDDR5X產品,性能指標全面對標國際一線廠商,標志著國產DRAM正式切入高端主流市場。

在NAND Flash領域,長江存儲量產的232層TLC NAND采用創(chuàng)新雙重堆疊架構,等效實現294層密度,接口速率達3600MT/s,良率穩(wěn)定在95.2%,并已向全球客戶批量出貨。其下一代300層堆疊技術進入研發(fā)階段,有望進一步縮小與三星(350層+)、SK海力士(340層+)的技術差距。

這些技術突破不僅體現在產品性能上,更體現在制造工藝、良品率、可靠性等全方位的提升。中國存儲芯片已經從"能用"邁向"好用",部分產品已經達到國際先進水平。

市場格局的重構

全球存儲芯片市場格局正從"三巨頭壟斷"向"多極競爭"逐步演進。據預測,2025年中國在全球DRAM市場的整體份額將實現同比翻倍,達到10%。長江存儲當前月產能接近13萬片晶圓,占全球NAND總產能8%,計劃2026年底提升至15%;長鑫存儲2025年底DRAM月產能將達30萬片,DDR5市場份額有望躍升至7%。

更為關鍵的是,中國存儲芯片產業(yè)正在構建完整的生態(tài)系統(tǒng)。長江存儲、長鑫存儲牽頭成立"中國存儲芯片產業(yè)聯盟",聯合中芯國際、華為海思等企業(yè)打造自主可控生態(tài),降低對國際供應鏈的依賴。

國產替代的加速推進

在國際貿易摩擦和技術出口管制的背景下,國產替代成為中國存儲芯片產業(yè)發(fā)展的核心驅動力。2024年,中國存儲芯片需求自給率約為22.26%,雖然仍然較低,但相比幾年前的幾乎為零已經有了質的飛躍。

金融支付、政務管理、智能終端等關鍵領域的國產替代需求尤為迫切。2024年中國安全存儲芯片市場規(guī)模達到186.7億元人民幣,同比增長19.3%,預計2025年將突破218.5億元。金融支付領域占據42%的市場份額,政務及公共事業(yè)類應用占據28%的市場份額。

未來發(fā)展的戰(zhàn)略機遇

展望未來,中國存儲芯片產業(yè)面臨著前所未有的戰(zhàn)略機遇期:

技術迭代機遇:3D NAND層數突破500層,DRAM向1α/1β工藝演進,HBM4 2026年量產,存算一體芯片能效比提升100倍。中國廠商在這些前沿技術領域與國際巨頭的差距正在縮小,甚至在某些細分領域已經并跑或領跑。

市場規(guī)模擴張:中國存儲芯片市場規(guī)模2025年突破5500億元,2030年達8000億元,復合年增長率達20%;全球市場份額從2023年的5%提升至2030年的30%。

新興應用驅動:AI服務器、智能汽車、物聯網、5G通信等新興應用對存儲芯片的需求呈現爆發(fā)式增長。L5自動駕駛需要1TB NAND+64GB DRAM,2023年中國智能車滲透率達83.8%。

綠色轉型機遇:碳化硅基存儲芯片研發(fā)加速,單位容量能耗降低50%,符合"雙碳"戰(zhàn)略要求;液冷數據中心對低功耗存儲芯片需求爆發(fā)。

挑戰(zhàn)與應對策略

盡管前景光明,但中國存儲芯片產業(yè)仍面臨諸多挑戰(zhàn):

技術壁壘:存儲芯片技術要求極高,尤其是高密度、高速率存儲芯片的研發(fā),面臨專利壁壘和技術封鎖。

全球競爭激烈:國際巨頭在技術積累、資本實力、市場份額等方面仍具有顯著優(yōu)勢。

供應鏈瓶頸:高端制造設備、關鍵材料仍依賴進口,供應鏈自主化程度有待提高。

國際貿易環(huán)境不確定:中美貿易摩擦及全球經濟的不確定性對中國存儲芯片產業(yè)帶來了風險。

應對這些挑戰(zhàn),中國存儲芯片產業(yè)需要采取以下策略:

1. 持續(xù)加大研發(fā)投入,突破關鍵核心技術,構建自主技術體系

2. 推進產業(yè)鏈協同發(fā)展,加強設備、材料、設計、制造、封裝測試等環(huán)節(jié)的協同創(chuàng)新

3. 深化國際合作,在開放合作中提升自主創(chuàng)新能力

4. 加強人才培養(yǎng)和引進,構建國際化、高水平的人才隊伍

5. 完善產業(yè)生態(tài),推動上下游企業(yè)深度合作,形成集群優(yōu)勢

未來展望

站在2026年的時點回望,中國存儲芯片產業(yè)已經從無到有、從小到大,走出了一條具有中國特色的發(fā)展道路。展望未來十年,中國有望在全球存儲芯片產業(yè)中占據更加重要的地位,不僅實現技術和市場的雙重突破,更將為全球數字經濟的發(fā)展貢獻中國智慧和中國方案。

正如長江存儲的232層NAND和long鑫存儲的DDR5所展示的那樣,中國存儲芯片產業(yè)已經具備了與國際巨頭同臺競技的實力。在AI時代的浪潮中,中國存儲芯片產業(yè)將繼續(xù)乘風破浪,從追趕者轉變?yōu)椴⑴苷?,在某些細分領域甚至有望成為領跑者,為全球數字文明的進步貢獻更多的中國力量。

結語

存儲芯片作為數字世界的"記憶中心",其發(fā)展歷程見證了人類計算文明的每一次重大飛躍。從王安博士的磁芯存儲器到今天的3D NAND和HBM,從英特爾的第一顆DRAM到長江存儲的232層NAND,存儲技術的每一次突破都推動著整個人類社會向數字化、智能化邁進。

當前,我們正站在AI時代的門檻上,存儲芯片的重要性前所未有地凸顯。它不僅是數據的容器,更是智能的源泉,是連接現實與數字世界的橋梁。在這個充滿機遇與挑戰(zhàn)的時代,中國存儲芯片產業(yè)正以堅定的步伐向前邁進,從追趕到并跑,從并跑到領跑,為全球數字經濟的發(fā)展注入新的活力。

未來的存儲芯片將更加智能、更加高效、更加綠色,它們將承載著人類文明的記憶,見證著AI時代的輝煌。而我們,正有幸成為這個偉大時代的見證者和參與者。

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