摘要:这个消息对行业意味着什么?传统嵌入式闪存在28纳米节点已经碰到天花板,再往下走,工艺复杂度和成本都让人吃不消。而RRAM和MRAM这些新技术,不仅能继续微缩,还能完全兼容现有的逻辑工艺,对芯片厂商来说,这是救命稻草。
一场芯片行业的地震正在发生,而大多数人还没察觉。
传统的嵌入式闪存技术已经跑了快40年,从上世纪90年代开始,它就是微控制器和芯片的标准存储方案。但到了2025年,这个统治地位正在瓦解。
台积电、三星、英飞凌这些巨头不约而同地开始换赛道,MRAM、ReRAM、PCM等新型存储技术正在快速抢占市场。
市场研究公司Yole Group的数据显示,到2030年,嵌入式新兴非易失性存储器市场规模将超过30亿美元。
更关键的是,28纳米以下工艺节点,传统闪存技术已经干不动了,新型存储器开始接棒。
这不是技术升级,是一场彻底的替代。
2025年5月,台积电在阿姆斯特丹技术研讨会上公布了最新进展:22纳米RRAM已通过汽车应用认证,12纳米RRAM准备好接受消费产品客户流片。
同时22纳米MRAM已量产,16纳米MRAM已准备好接受客户。台积电预计,RRAM将在未来几年进一步扩展到6纳米,MRAM则会扩展到5纳米。
这个消息对行业意味着什么?传统嵌入式闪存在28纳米节点已经碰到天花板,再往下走,工艺复杂度和成本都让人吃不消。而RRAM和MRAM这些新技术,不仅能继续微缩,还能完全兼容现有的逻辑工艺,对芯片厂商来说,这是救命稻草。
英飞凌是第一个吃螃蟹的。早在2022年底,英飞凌就宣布,其下一代Aurix微控制器将使用台积电28纳米RRAM技术,而不是传统的嵌入式闪存。
Aurix系列微控制器专为自动驾驶辅助系统设计,对存储器的可靠性和速度要求极高。英飞凌表示,RRAM技术提供了更高的抗扰度,并允许按位写入而无需擦除,性能优于传统闪存。
2023年4月,恩智浦和台积电披露处于使用16纳米FinFET技术的MRAM IP开发阶段。
台积电的16纳米FinFET嵌入式MRAM技术超越车规级应用的严格要求,具有一百万个更新周期的耐久性,支持回流焊,并 且在150℃条件下,数据保留长达20年。恩智浦将这项技术应用在S32汽车平台上,支持软件定义汽车的频繁OTA升级需求。
2025年,三星推出全球首款14纳米eMRAM技术,专为汽车应用设计,具备超低写入能耗和高可靠性,支持车载系统的实时数据处理。这款产品直接对标台积电的MRAM方案,竞争已经白热化。
国内企业也在奋起直追。2025年,亿铸科技新增了30项ReRAM相关专利,涵盖阵列结构、抗干扰算法和存算架构设计,并加入中国电子技术标准化研究院的新型存储器技术标准制定工作组,推动ReRAM在AI领域的应用规范。
青岛海存微电子正在青岛市西海岸新区全力打造国内首条8英寸MRAM后道加工生产线,一期总投资6亿元,预计2025年底实现通线。
更让人震撼的是复旦大学的突破。2025年4月中旬,复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室周鹏、刘春森团队研制出"破晓(PoX)"皮秒闪存器件,擦写速度达到亚1纳秒(400皮秒),相当于每秒可执行25亿次操作,是迄今为止世界上最快的半导体电荷存储技术,性能超越同技术节点下世界最快的易失性存储SRAM。
这一成果在《自然》期刊上发表。10月9日,复旦大学又宣布,研发出全球首颗二维硅基混合架构闪存芯片"长缨(CY-01)",将"破晓"器件与成熟硅基CMOS工艺深度融合。
为什么这些新型存储技术突然火了?答案是AI。
传统存储器的速度分级架构像一座金字塔,易失性存储器(如SRAM、DRAM)速度快但断电数据丢失,非易失性存储器(如闪存)能保存数据但速度慢。
AI时代对算力的要求是既要快又要能存,传统架构满足不了。2025年全球AI芯片市场规模预计达1200亿美元,其中75%算力消耗于数据搬运。MRAM、ReRAM这些新技术,读写速度接近DRAM,同时具备闪存的非易失性,还能降低功耗70%,简直是为AI量身定做。
汽车行业是另一个大市场。智能驾驶对存储器的实时性要求极高,传统NOR Flash的读写速度跟不上,NAND Flash又难以实现片上程序执行。
ReRAM的延迟可以降低1000倍,完全满足智能驾驶的高实时数据吞吐量需求。而且ReRAM具备宽温和可靠性,能在负40℃到125℃的温度范围内稳定工作,这对汽车应用来说至关重要。
从产能上看,到2028年,领先代工厂每年将使用包含嵌入式PCM、ReRAM或MRAM的技术平台制造超过100万片12英寸等效晶圆,年复合增长率约94%。
到那时,这将代表一个价值约27亿美元的市场,其中ReRAM占晶圆量的约60%,MRAM约占25%。
这场变革的速度超出所有人预期。2022年,台积电的40纳米、28纳米和22纳米RRAM开始量产。2023年,12纳米RRAM准备好接受客户。
2025年,22纳米RRAM通过汽车应用认证,12纳米RRAM也即将满足同样严格的汽车要求。MRAM的进度同样迅猛,22纳米已量产,16纳米准备好接受客户,12纳米正在开发中。
传统嵌入式闪存技术服役40年,如今到了交班的时候。MRAM、ReRAM、PCM等新型存储器不是来抢饭碗,而是来接棒的。AI和智能驾驶对存储器提出了新要求,传统技术确实干不动了。
好在新技术已经成熟,产能也在快速提升,未来几年,我们会看到更多芯片用上这些新型存储器。技术迭代是行业常态,这次只是来得更快一些。
来源:靳律法谈