2022年11月30日,横空出世,迅速席卷全球。
一款小小的人工智能文字聊天机器人,为何有如此魔力?这就不得不提到人工智能的三大要素,算法,算力,和数据。然而算力的硬件支撑是CPU,GPU等算力芯片,而数据又离不开存储,存储的底层又逃不开存储芯片。
所以表面上看比的是人工智能,归根结底比的还是芯片,那么今天我们就来聊聊存储芯片。
Part.1
何为存储芯片
存储芯片,主要就是执行存储功能,把需要保存的东西保存下来。无论是电脑,手机,移动硬盘,u盘这些常见的电子设备都需要存储数据,他们都离不开存储器的支持。
存储芯片又是存储器的底层支撑。存储芯片是四大集成电路产品之一,占整个集成电路市场超过30%的规模。
存储芯片可分为非易失性存储芯片和易失性存储芯片。两者的主要区别是断电后能否保持数据。
大家都有过忘记点击保存,excel文件丢失的痛心经历吧,这部分数据的存储用的就是易失性存储,断电就会丢失数据,只有我们点击保存了,数据才会保存到硬盘中。这也是这两种存储器的核心区别。
(1)DRAM与SRAM
静态随机存取存储器(SRAM)中的静态意思是只要保持通电,SRAM就可以保存数据,而DRAM每隔一段时间还需要刷新电路,否则数据也会丢失。因此SRAM的性能更具优势,但是DRAM在体积和功耗上则更胜一筹。
(2)PROM,EPROM与
在非易失性存储芯片中,PROM存储器存储的信息只能被修改一次,修改后便不能再被修改。后来又发展出了EPROM和,区别是EPROM有可擦除功能,擦除后即可进行再编程,但擦除需要用紫外线进行照射。而不需要紫外线照射,仅仅用电信号可以进行擦除再编程。
EPROM不能取代RAM的原应是其工艺复杂, 耗费的门电路过多,且重编程时间比较长,同时其有效重编程次数也比较低.
(3)FLASH
FALSH即“闪存”,准确来说它是的改进产品,不仅可以像那样可以擦除再编程,而且断电后还不会损失数据,同时还可快速传输数据。
Flash目前主要是Intel于1988年开发出的NOR flash技术和1989年东芝公司开发的NAND flash技术.这两种技术的主要差别在于接口和内部存储结构。
首先NOR FLASH有独立的地址线和数据线,应用程序可以直接在内部运行,传输速度快,但价格比较贵,容量一般比较小。而NAND FLASH地址线和数据线是共用的I/O线,通过8个引脚用来传送控制、地址和数据信息。Nand Flash的单元尺寸几乎是NOR器件的一半,所以更具成本优势。
Nand flash存储器具有容量较大,改写速度快等优点,适用于大量数据的存储,因此应用越来越广泛。
Part.2
全球存储芯片市场分布
截止市调机构2022年数据,目前NAND FLASH和DRAM占据全球超过97%的市场份额,而其他存储芯片加起来还不到3%。
而根据发改委第三季度数据统计DRAM芯片中,三星,SK海力士,与美光,三家公司占据了全球超过95%的市场份额。其中三星业务收入为74.0亿美元,环比下降33.5%,占比40.7%;SK海力士业务收入为52.4亿美元,环比下降25.2%,占比28.8%;美光业务收入为48.1亿美元,环比下降23.3%,占比26.4%。
根据国家发改委数据,2022年第二季度全球NAND闪存市场规模为181.2亿美元,环比增长1.1%。全球前三大NAND闪存厂商韩国三星、SK海力士和日本铠侠合计市场占比近69%。其中,三星收入为59.8亿美元,市场占比为33.0%;SK海力士收入为36.2亿美元,市场占比为19.9%;铠侠收入为28.3亿美元,市场占比为15.6%。
Part.3
存储芯片产业链及主要公司
(1)存储芯片产业链上游
存储芯片产业链的上游依然是半导体材料和设备等半导体支撑企业。
其中半导体材料主要包括硅片,对应的公司有TCL中环,沪硅产业,立昂微等;光刻胶对应的公司主要有南大光电,上海新阳,容大感光等;靶材主要有江丰电子,有研新材等;电子特气主要有华特气体,凯美特气等;抛光材料主要有安集科技,鼎龙股份等企业。
半导体设备企业国内主要有光刻机产业的大族激光,晶瑞新材,张江高科,赛维电子;PVD设备的北方华创,京山轻机等,CVD设备的北方华创,南大光电,拓荆科技;刻蚀设备的中微公司,北方华创等,以及封测设备的长川科技,科磊半导体,华峰测控等;
(2)存储芯片产业链中下游
存储芯片中游主要是存储芯片生产供应商,国外公司主要是全球知名的三星电子,SK海力士,美光,铠侠。国内公司亦有不小的突破:
其中兆易创新在NOR Flash领域,市场占有率全球第三、中国第一。其Flash产品在性能、可靠性方面具有行业领先优势。
长鑫存储专门从事随机存取存储芯片 (DRAM) 的生产与研发,在移动终端、电脑和服务器等领域被广泛地应用,公司倡导以存储科技赋能信息社会,改善人类生活。
长江存储专注于3D NAND闪存设计制造一体化的IDM集成电路企业,同时也提供完整的存储器解决方案。
存储芯片的产业链下游则主要应用在消费电子,汽车电子,信息通信,高新科技等各个领域。
Part.4
存算一体
在传统的冯·诺依曼架构中,计算与内存是两个分离的单元,计算单元根据指令从内存中读取数据,在计算单元中完 成计算和处理,完成后再将数据存回内存。
存算一体技术概念的形成,最早可以追溯到上个世纪70年代。随着云计算和人工智能技术的发展,面对计算中心的数据洪流,数据搬运慢、搬运能耗大等问题成为了计算的关键瓶颈。
在过去二十年,处理器性能以每年大约55%的速度提升,内存性能的提升速度每年只有10%左右,远远跟不上需求。
存算一体是一种新型计算架构,它是在存储器中嵌入计算能力,将存储单元和计算单元合为一体,省去了计算过程中数据搬运环节, 消除了由于数据搬运带来的功耗和延迟,提升计算能效。
HBM:AI存算一体化关键技术
HBM(High ,高带宽内存)是一款新型的CPU/GPU 内存芯片,其实就是将很多个DDR芯片堆叠在一起后和GPU封装在一起,实现大容量,高位宽的DDR组合阵列。
以HBM为主要代表的存算一体芯片能够通过2.5D/3D堆叠,将多个存储芯片与处理器芯片封装在一起,克服单一封装内带宽的限制、增加带宽、扩展内存容量、并减少数据存储的延迟。
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名企校招
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