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傳統(tǒng)存儲(chǔ)難破雙墻阻礙，智聯(lián)時(shí)代新型存儲(chǔ)應(yīng)運(yùn)而生。 AIoT、 5G、智能汽車等新興應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在容量、速度、功耗、成本、可靠性等層面提出更高要求。但 CPU 與存儲(chǔ)芯片間的“性能墻”與各級(jí)存儲(chǔ)芯片間的“存儲(chǔ)墻”成為限制傳統(tǒng)存儲(chǔ)器應(yīng)用于新興領(lǐng)域的兩座難關(guān)。 基于材料介質(zhì)改造或技術(shù)升級(jí)的 PCRAM、 MRAM、 ReRAM 和 FeRAM 四大類新型存儲(chǔ)， 或?qū)⒊蔀槲磥?lái)存儲(chǔ)器的發(fā)展趨勢(shì)之一。

模糊外存和主存界限， PCRAM 產(chǎn)業(yè)化面臨障礙。 PCRAM（相變存儲(chǔ)器）通過(guò)改變溫度實(shí)現(xiàn)相變材料電阻變化，以此為基礎(chǔ)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息。 PCRAM 目前無(wú)物理極限，厚度 2nm 的相變材料可以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)功能，因此可能解決存儲(chǔ)器工藝的物理極限問(wèn)題，成為未來(lái)通用的新一代半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件之一。 國(guó)際廠商英特爾先后與三星、美光合作開(kāi)展 PCRAM 研發(fā)，國(guó)內(nèi)廠商時(shí)代全芯也已掌握研發(fā)、生產(chǎn)工藝和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。 但 PCRMA 對(duì)溫度的高敏感度、存儲(chǔ)密度過(guò)低、高成本、低良率等問(wèn)題限制其大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化， 2021 年美光宣布停止基于3D XPoint 技術(shù)產(chǎn)品的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。

MRAM 產(chǎn)品進(jìn)入量產(chǎn)， eMRAM 替代 SRAM 空間大。 MRAM（磁存儲(chǔ)器）的基本單位為磁隧道結(jié)（MTJ） ， Everspin 為獨(dú)立式 MRAM 龍頭， IBM、三星、瑞薩走在嵌入式 MRAM 技術(shù)前沿。 其中， 獨(dú)立式 MRAM 目前已經(jīng)應(yīng)用于航空、航天、軍工等對(duì)可靠性要求較高的領(lǐng)域，但市場(chǎng)規(guī)模較小。 嵌入式MRAM 已成功進(jìn)入 MCU 嵌入式系統(tǒng)，并逐步替代慢速 SRAM 成為工作緩存新方案，應(yīng)用于相機(jī) CMOS 等。 未來(lái)嵌入式 MRAM 更具成長(zhǎng)空間， 提速降價(jià)后有望替代 SRAM 或 eDRAM 等高速緩存，進(jìn)入手機(jī) SoC 和 CPU 等產(chǎn)品。

ReRAM 有望替代 eFlash， 成長(zhǎng)空間廣闊。 ReRAM（可變電阻式存儲(chǔ)器）以基本單位電阻變化存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。 Data Bridge 測(cè)算 2022 年全球 ReRAM 市場(chǎng)規(guī)模為 6.07 億美元， 預(yù)計(jì) 2030 年有望達(dá)到 21.60 億美元。松下、富士通等為ReRAM 產(chǎn)品主要設(shè)計(jì)廠商，國(guó)內(nèi)兆易創(chuàng)新與昕原半導(dǎo)體也基本實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。其中， 獨(dú)立式 ReRAM 目前在工業(yè)級(jí)小容量存儲(chǔ)得到廣泛應(yīng)用，并在 IoT 領(lǐng)域逐步替代 NOR FLASH，突破容量和讀寫(xiě)速度后有望替代閃存進(jìn)入企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)市場(chǎng)。 嵌入式 ReRAM 目前已替代 eFLash 可用于模擬芯片內(nèi)，進(jìn)一步有望進(jìn)入 MCU 芯片等，技術(shù)長(zhǎng)足發(fā)展后有望進(jìn)入 CPU 作為最后一級(jí)高速緩存。

FeRAM 研發(fā)正當(dāng)時(shí)，多種優(yōu)勢(shì)突破傳統(tǒng)存儲(chǔ)限制。 FeRAM 具有非易失性、讀寫(xiě)速度快、壽命長(zhǎng)、功耗低、可靠性高等特點(diǎn)。小部分 FeRAM 產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。但 FeRAM 存儲(chǔ)密度較低，容量有限，無(wú)法完全取代 DRAM 與 NANDFlash，在對(duì)容量要求不高、讀寫(xiě)速度要求高、讀寫(xiě)頻率高、使用壽命要求長(zhǎng)的場(chǎng)景中擁有發(fā)展?jié)摿Α?guó)際廠商英飛凌、富士通等已實(shí)現(xiàn) FeRAM 在汽車電子的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)廠商匯峰已實(shí)現(xiàn) 130nm 制程 FeRAM 產(chǎn)品小批量量產(chǎn)。 目前FeRAM 技術(shù)瓶頸尚在，仍需繼續(xù)研究突破。

四種新型存儲(chǔ)優(yōu)勢(shì)各異。 持久性方面， MRAM、 FeRAM 較高； 存儲(chǔ)密度方面， FeRAM 較低， MRAM、 PCM、 RRAM 較高； 讀寫(xiě)速度方面， FeRAM最快； 讀寫(xiě)功耗方面， PCM 最高， MRAM、 FeRAM、 RRAM 均較低； 抗輻射方面， 除 MRAM 外，其他均較高。

風(fēng)險(xiǎn)提示： 技術(shù)進(jìn)展不及預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn)/市場(chǎng)規(guī)模增速不及預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn)