3 月 13 日消息，得益于 AI 需求，包括 HBM 和 NAND 閃存在內(nèi)的各種存儲(chǔ)芯片已經(jīng)普遍處于供不應(yīng)求的局面。在此背景下，英偉達(dá)正加強(qiáng)與戰(zhàn)略伙伴的前瞻性技術(shù)合作，而不僅僅停留在簡單的供應(yīng)關(guān)系上。

據(jù)《首爾經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》昨日?qǐng)?bào)道，英偉達(dá)現(xiàn)已加入了三星電子的研發(fā)行列，共同開發(fā)新的 AI 技術(shù)并合作研發(fā)鐵電 NAND 閃存。英偉達(dá)直接參與內(nèi)存研發(fā)，尤其是尚未商業(yè)化的鐵電 NAND 這類未來技術(shù)，實(shí)屬罕見之舉。

鐵電 NAND 正被視作一項(xiàng)有望同時(shí)破解大型科技公司當(dāng)前面臨的兩大難題的突破性技術(shù)：內(nèi)存芯片短缺與 AI 數(shù)據(jù)中心的電力危機(jī)。該技術(shù)通過實(shí)現(xiàn)高達(dá) 1000 層的堆疊，并最多可降低 96% 的功耗，為行業(yè)提供了新的解決思路。

市場研究機(jī)構(gòu) Omdia 于 3 月 12 日發(fā)布的最新數(shù)據(jù)顯示，全球 NAND 供應(yīng)量在 2022 年達(dá)到峰值，出貨量達(dá) 2138.7 萬片（晶圓），而預(yù)計(jì)今年將下降至 1540.8 萬片。即便到 2028 年，供應(yīng)量也僅能恢復(fù)至 1761 萬片，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足激增的市場需求。

隨著 NAND 短缺問題日益嚴(yán)峻，價(jià)格已出現(xiàn)飆升，僅今年第一季度環(huán)比漲幅就達(dá)到 90%。英偉達(dá)計(jì)劃在其下一代 AI 加速器“Vera Rubin”中引入名為“推理上下文內(nèi)存存儲(chǔ)”（ICMS）的新型 NAND，此舉預(yù)計(jì)將進(jìn)一步推高市場需求。據(jù)估算，僅此一項(xiàng)所需的 NAND 就將占到全球總量的 9.3%。

與此同時(shí)，AI 產(chǎn)業(yè)所帶來的電力危機(jī)也在加劇。根據(jù)國際能源署的預(yù)測，全球 AI 數(shù)據(jù)中心的耗電量預(yù)計(jì)將從 2024 年的約 450 太瓦時(shí)，激增至今年的 550 太瓦時(shí)，到 2030 年更是將達(dá)到 950 太瓦時(shí)，幾乎翻倍。對(duì)于英偉達(dá)而言，這兩大問題最終可能導(dǎo)致其 AI 加速器的供應(yīng)中斷，并增加其數(shù)據(jù)中心客戶的成本負(fù)擔(dān)。

為解決這些問題，英偉達(dá)正不斷擴(kuò)大對(duì)新技術(shù)的投資。例如，英偉達(dá) 3 月 2 日就向硅光子學(xué)初創(chuàng)企業(yè) Lumentum Holdings 和 Coherent 投資 40 億美元（注：現(xiàn)匯率約合 275.16 億元人民幣）。去年，英偉達(dá)還宣布計(jì)劃建立“英偉達(dá)加速量子研究中心”（NVAQC），這是一個(gè)通過結(jié)合 GPU 和量子處理單元（QPU）來最大化效率的新型計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，并將與相關(guān)企業(yè)展開合作。此次與三星電子在鐵電技術(shù)上的合作，同樣被視為其獲取新興技術(shù)努力的一部分。

鐵電材料的特性在于，無需施加外部電場（即高電壓）即可保持正負(fù)兩極分離的極化狀態(tài)。然而，目前包括 NAND 在內(nèi)的半導(dǎo)體芯片主要使用硅材料，需要相對(duì)較高的電壓來分離兩極并處理信息。如果用鐵電材料替代硅，將顯著降低對(duì)電壓的需求。同時(shí)，更低的電壓也意味著可以實(shí)現(xiàn)更密集的堆疊，從而提高供應(yīng)能力。

為充分挖掘這些優(yōu)勢，必須分析鐵電材料復(fù)雜的材料特性，并找到最優(yōu)的器件結(jié)構(gòu)。為此，三星與英偉達(dá)兩家公司已經(jīng)開發(fā)出了一種 AI 技術(shù)，能夠?qū)⒎治鏊俣容^現(xiàn)有方法提升一萬倍。

據(jù)業(yè)內(nèi)消息人士透露，三星電子目前擁有約 200~300 層的 NAND 堆疊技術(shù)，并正將鐵電材料作為未來實(shí)現(xiàn) 1000 層堆疊的核心技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)攻關(guān)。去年年底，三星展示了“用于低功耗 NAND 閃存的鐵電晶體管”，并正致力于推動(dòng)產(chǎn)品商業(yè)化，以應(yīng)對(duì)日益增長的人工智能存儲(chǔ)需求。

在技術(shù)專利方面，根據(jù)韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局統(tǒng)計(jì)的過去 12 年間中美韓日歐五大經(jīng)濟(jì)體的數(shù)據(jù)，三星電子在鐵電器件領(lǐng)域的專利申請(qǐng)數(shù)量最多，達(dá)到 255 項(xiàng)，占 27.8%，超越了英特爾、SK 海力士和臺(tái)積電，展現(xiàn)出世界領(lǐng)先的競爭力。與此同時(shí)，中國北京大學(xué)上月也成功開發(fā)出全球最小的 1nm 鐵電晶體管，這預(yù)示著行業(yè)競爭正日趨激烈。

這一系列圍繞新技術(shù)的競爭背后，是隨著人工智能芯片的發(fā)展，需要快速推進(jìn) NAND 技術(shù)以支持計(jì)算的迫切需求。據(jù)稱，三星電子和 SK 海力士也正在開發(fā)基于 NAND 技術(shù)的高帶寬閃存（HBF）。