变革中的闪存市场,NAND“堆叠战”打到了400层

B站影视 电影资讯 2025-03-27 17:32 1

摘要:“我之前说过,预计到2030年,数据中心建设投入的金额将达1万亿美元,现在我确信我们会很快实现这一目标。”英伟达CEO黄仁勋近日在GTC大会上表达对算力需求的信心。

AI服务器需求量到底有多大?关于这一问题的答案,近期业内缺少共识。

“我之前说过,预计到2030年,数据中心建设投入的金额将达1万亿美元,现在我确信我们会很快实现这一目标。”英伟达CEO黄仁勋近日在GTC大会上表达对算力需求的信心。

不过,黄仁勋话音刚落,3月24日,高盛分析团队就下调了机架级AI服务器销量预测。由于产品过渡期影响和供需不确定性等,高盛将机架级AI服务器2025年、2026预期出货量从3.1万台、6.6万台下调至1.9万台、5.7万台。接着,3月25日,阿里巴巴集团主席蔡崇信表示,开始看到人工智能数据中心建设出现泡沫苗头,美国许多数据中心投资公告都是“重复”或相互重叠。3月25日,港股多只AI基建概念股应声而跌。

AI服务器能在多大程度上拉动数据中心建设?供应链上,近日多名存储厂商负责人告诉第一财经记者,他们看到今年数据中心服务器对存储需求的强度与去年相仿。

实际上,为了在数据中心需求增长的过程中争夺市场,存储产业已在进行一场深刻的调整,其中不仅涉及技术变迁,还牵扯到持续多年的NAND堆叠竞争。

数据中心的需求是真的吗?

从公开信息看科技巨头的投资,数据中心建设带有一些不确定性。

根据已披露的资本支出数据统计,市场研究机构TechInsights表示,顶级超大规模云服务商今年将在AI上投资约3200亿美元,投资不减。在国内,阿里巴巴已计划未来三年投入3800亿元用于AI和云计算基础设施建设,腾讯透露今年还将进一步增加资本支出。

不过,与此同时,一些缩减数据中心建设消息传出。有消息称,微软已放弃美国和欧洲原定使用2千兆瓦电力的新数据中心项目,原因是AI计算机集群供应过剩。微软回应,公司可能会在某些领域调整战略步伐或调整基础设施,但仍将在所有地区继续强劲增长。

纷繁的市场消息下,数据中心服务器供应链上的存储厂商,对真实需求已有判断。SSD(固态硬盘)主控芯片厂商慧荣科技总经理苟嘉章告诉记者,今年数据中心对存储需求的强度与去年大致一样,下半年需求可能还会比上半年更好。除了大型跨国企业在投入数据中心建设,马来西亚、印度尼西亚、沙特阿拉伯等多国也在布局国家数据中心。

铠侠电子(中国)董事长兼总裁岡本成之也有类似感受。他告诉记者,眼下AI数据中心服务器相关的需求较为强劲,特别是北美市场。中国数据中心服务器市场的情况虽然与美国不太一样,但整体需求也不错。铠侠预计全年数据中心需求非常坚挺。

NAND闪存厂商预判,服务器需求增长将成为拉动NAND市场回暖的主要动力。铠侠电子(中国)副总裁天野竜二告诉记者,今年上半年手机和 PC 的需求不是那么强劲,但如果考虑到服务器需求较好,铠侠认为今年全年 NAND 市场增长将在10%~15%左右。

数据中心AI服务器的另一变化在于,服务器类型变了。铠侠株式会社首席技术执行官柳茂知告诉记者,市面上出现各种AI服务器,此前以训练型、学习型服务器为主,近段时间受DeepSeek等AI模型推动,出现越来越多推理型服务器。铠侠预计每台AI推理型服务器搭载的存储容量比学习型服务器小,但服务器台数会增加,这对需求将有所拉动。

除了数据中心市场,今年1月DeepSeek走红之后,更多存储厂商认为端侧硬件市场也将迎来变化,一个明显的改变是硬件需要更大存储容量。苟嘉章告诉记者,今年PC OEM(代工厂)已准备推出搭载4T存储的产品,手机存储未来的里程碑则是2T存储被采用。对于AI PC,美光集团副总裁Dinesh Bahal在MemoryS 2025演讲中表示,未来AI PC将需要比当前PC多出80%的内存容量。

“以往以美国公司为主的AI企业很重视算力硬件,其背后,模型训练十分昂贵。DeepSeek带来一种更节省成本的逻辑,对端侧AI应用造成深远影响。” 苟嘉章告诉记者,以往AI PC等概念还像是口号,DeepSeek出来之后,市场真正看到SLM(小模型)能实现,这将带动更多端侧AI应用出现。

在此情况下,一些厂商和机构对硬件设备搭载AI的情况作出最新预计。Dinesh Bahal预计,2025年将有43%的PC具备AI能力,到2028年,这一比例将上升至64%。铠侠预计,预计2028年智能手机的AI搭载率将达到约一半,PC的AI搭载率将达到1/3。

向垂直和水平方向要密度

AI为半导体市场带来的改变不仅是处理器市场向GPU倾斜、内存市场向HBM(高带宽内存)倾斜,近期,更多厂商也看到闪存市场发生的深刻调整。

最主要的两类存储半导体是DRAM、NAND Flash,HBM从属于前者,属于内存产品,与高性能GPU搭配使用可减少数据传输延迟。NAND Flash则是闪存,可制成SSD,在AI服务器中用于存储模型参数、知识库等。

苟嘉章告诉记者,端侧AI应用对存储提出更多要求,虽然存储不做运算,但运行模型涉及存储数据读写。未来随着NAND层数增加,DDR(一种内存技术)工作频率会从3600MHz变为4000MHz起跳,主控芯片需满足闪存性能要求,主控芯片厂商还需要投入新技术研发,用于提升高密度存储可靠性。三星电子软件开发团队执行副总裁吴文旭也认为,随着生成式AI向多模态融合加速演进,对存储设备性能速度、容量、能效优化提出更高的要求。

NAND闪存厂商增加存储密度、降低功耗的趋势近期变得愈加明确。

与CPU、GPU这类处理器芯片相似,存储半导体也通过采用先进制程来提升性能并降低功耗,除此之外,存储半导体更早走上3D堆叠的道路。HBM就是由多个DRAM堆叠而成,NAND堆叠层数也已达200层以上。垂直方向堆叠可增加单位面积存储容量并优化功耗表现,在水平层面,NAND闪存厂商则通过增加每个存储单元存储的数据量来提升存储密度。从SLC、MLC、TLC到QLC技术,每个存储单元能存储的数据更多。

记者留意到,QLC成为近期NAND闪存市场的关键词。无论是SSD主控芯片厂商,还是长江存储、铠侠、Solidigm这种NAND闪存或SSD厂商,都在极力推广QLC产品。

“AI应用越来越多,端侧不论是AI PC还是AI手机,存储密度都会增加,这就是为什么很多厂商很着急地在推QLC。QLC可以增加存储密度,相对TLC可以有更好的性价比。” 苟嘉章告诉记者。

Solidigm亚太区销售副总裁倪锦峰称,企业级QLC SSD受关注的背景是,去年起很多地区数据中心企业级客户加大AIGC基础设施建设,导致空间、能耗、算力与存力问题凸显。

“我们最近与客户的沟通中都会聊到DeepSeek,发现大家对中国存储市场比较期待,但关于AI如何实现更大价值,客户还在思考和讨论。我们关注的一个方向,是基于QLC的大容量存储产品能否在AI存储领域进一步推广。” 天野竜二告诉记者。柳茂知解释,因AI需求增加,市场对GPU服务器的投资急剧增长,AI服务器空间有限且需要控制电力消耗,对SSD的要求往往是大容量、高密度且节能,QLC SSD因此非常合适。

在水平层面要密度,键合技术也成为关键技术。较早布局键合技术的NAND闪存厂商是长江存储。2018年,长江存储推出Xtacking架构,采用混合键合技术。

长江存储市场负责人范增绪解释,这种架构将存储阵列和存储外围逻辑电路分别设计加工制造,再用混合键合方式结合成一个整体,特点是IO速度更快、存储密度更高等。“一些友商原厂在最新一代产品或未来产品路线图上,也采用了类似架构。”范增绪表示。

去年铠侠推出CBA架构,CBA也是一种键合技术。铠侠电子(中国)闪存颗粒技术统括部总经理大久保贵史告诉记者,要提高存储密度不仅要提高层数,还可以横向缩小。由于提高堆叠层数增加的成本和技术难度较大,铠侠也在推进包括水平方向在内的位密度提升。为此铠侠引进CBA,以便缩小NAND Cell(存储单元) 尺寸。

布局键合技术的不仅长江存储和铠侠,三星也在400层NAND产品中应用键合技术。近期有消息称,三星电子与长江存储达成了一项3D NAND混合键合专利许可协议,用于三星下一代堆叠层数400层以上的闪存芯片研发,三星电子和长江存储未回应此消息。

迈向400层

要增加存储密度并优化功耗表现,NAND 3D堆叠的竞争也十分激烈。近期,战火开始燃到400层。

去年11月,SK海力士宣布开始量产全球最高的321层1Tb TLC 4D NAND闪存,不久后,三星电子的半导体研究所就开发出400层NAND闪存技术。三星电子在今年2月的国际固态电路会议上展示了400层 TLC NAND的一些信息,该产品仍待量产。有消息称,SK海力士也在研发400层NAND技术,并计划在2025年年底前为大规模生产做好准备。往后看,“堆叠战”还会持续下去,2030年前后,三星和铠侠都计划向1000层NAND闪存迈进。

“NAND闪存产品的层数正从270层、290层左右一下跳到400层以上。层数迭代的节奏大约是三年一代。” 苟嘉章告诉记者,400层NAND闪存产品预计会在今年下半年,或者在今年底、明年初面世,量产时间则预计是在2026年下半年。

NAND闪存原厂的资本支出也在逐渐倾向于先进产能。“原厂在产能资本支出上正在减少,同时存储技术朝更先进制程迁移。” CFM闪存市场总经理邰炜观察到,在供应端,整体wafer(晶圆)产出相比以往的增量将明显减少,存储原厂的资本支出将更多投入更先进的封装技术或产品研发上,更侧重HBM、1c、1γ和200层、300层这些先进产能。

生产计划上,NAND闪存厂商则选择循序渐进。天野竜二告诉记者,铠侠目前主流产品的层数是BiCS5(112层),预计到明年3月前,BiCS5和BiCS8(218层)是最主要出货的产品,2025年铠侠的设备投资则将以218层产品为主。

天野竜二表示,BiCS8目前主要在日本中部地区三重县四日市的工厂生产。今年秋天起,铠侠会在日本东北地区的北上工厂第二个Fab工厂开始生产218层。今年2月,铠侠推出BiCS10(332层),BiCS10量产时间未定,会根据市场情况决定。

望向更高层数,天野竜二告诉记者,随着NAND层数增加,蚀刻难度增加,铠侠最主要的努力之一是提升蚀刻工艺。大久保贵史则告诉记者,从技术上看,1000层以上NAND是可以实现的,但取得性能和成本之间的适当平衡非常重要。随着层数上升,难度上升,成本也大幅上升,因此研发1000层以上NAND还要看市场对于密度、容量的需求。

也有业内人士认为,虽然NAND闪存厂商未来将推出的产品在密度和功耗上有更好表现,但要在AI数据中心使用仍需一个过程。苟嘉章告诉记者,预计新一代NAND不会一开始就面向数据中心,因为数据中心需要的是稳定、经市场验证的技术,新一代NAND可能会先面向对速度要求较高的手机。

来源:第一财经

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