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全品类存储芯片汇总/DRAM/flash/HBM

近期存储行情大涨,我们借这个机会完成对存储芯片的扫盲工作。先从存储的分类开始,无论何种存储芯片,都属于以下三种:
1、Volatile Memory(易失性存储)
断电丢数据,速度极快,做运行内存。
2、Non-Volatile Memory(非易失性存储)
断电不丢数据,长期存文件。
3、Special Storage(专用存储)
特定场景用,比如缓存、桥接、安全存储。

一、易失性存储芯片 Volatile Memory

  1. DRAM(Dynamic Random-Access Memory)动态随机存取存储器
    中文:动态内存
    原理:用电容存数据,需要不断刷新。
    特点:快、延迟低、断电丢失。
    常见子类
    DDR4/DDR5(Double Data Rate 4/5th Generation):电脑主机内存
    LPDDR5/6(Low Power Double Data Rate):手机、平板
    GDDR6/7(Graphics Double Data Rate):显卡显存
    用途:程序运行、数据暂存、图像处理

  2. SRAM(Static Random-Access Memory)静态随机存取存储器
    中文:静态内存
    特点:比 DRAM 更快,不用刷新,6 个晶体管单元。
    缺点:贵、密度低、容量小。
    用途:
    CPU Cache(缓存)
    L1/L2/L3 高速缓存
    工业控制、FPGA 内部缓存;CPU 先读 SRAM 缓存,缓存未命中再访问 DRAM 主存,层级由快到慢。

  3. HBM(High Bandwidth Memory)高带宽内存
    中文:高带宽显存,属于 DRAM 的高端 3D 堆叠架构,是 DRAM 的衍生形态,并非独立品类。
    属于:DRAM 的 3D 堆叠高端版
    特点:超高带宽、低功耗、近距离封装
    用途:AI GPU、超算、大模型训练

所以说白了,显卡的显存就是我们在电脑和手机中的运存概念,运行内存,一旦断电则不会保存数据。

这个部分也跟以前显卡的算力显存部分呼应上了,算力和显存互相影响,但是又彼此独立。HBM逐渐演进,主要的演进方向还是指向数据速率和带宽。

  • 数据速率翻倍(3.2→6.4→8→12.8Gbps)
    升级本质:每根数据线一秒传输数据量翻倍,是带宽提升的核心来源。
    AI 大模型跑更快:大模型需要海量参数反复读写,速率越高,推理 / 训练延迟越低;
    吞吐直接翻倍:同样时间,能处理更多用户请求、更多视频流;
    不用拼命提频率:相比 GDDR 靠暴力超频,HBM 靠高位宽 + 速率,发热可控。
  • 带宽暴涨(400GB/s → 3.2TB/s,8 倍提升)
    核心痛点:AI 最大瓶颈不是算力,是内存带宽墙
    GPU 算力再强,数据传不过来,算力就闲置。

二、非易失性存储芯片 (NVM)Non-Volatile Memory

断电后数据可长期保存,无需持续供电,广泛应用于嵌入式、消费电子、工业、车载、服务器等场景。下面按分类逐层展开说明。

1、传统ROM系列

早期非易失存储,核心定位存放固定程序、配置、底层引导代码,擦写能力逐级增强。

ROM 只读存储器

  • 定义:出厂时数据/程序已固化,出厂后完全无法改写
  • 特点:成本极低、可靠性极高、抗干扰强、寿命无限。
  • 用途:老式设备固定固件、早期计算机底层引导码、简单家电固定程序。

PROM 一次性可编程ROM / EPROM 紫外线可擦除ROM / EEPROM 电可擦除可编程ROM

2、主流闪存 Flash

目前消费、嵌入式、服务器领域应用最广的非易失存储,分为 NOR、NAND 两大分支,底层均为浮栅/电荷俘获结构。

2.1. NOR Flash
  • 核心特点
    1. 支持XIP(原地执行代码),CPU可直接在芯片上运行程序,无需先拷贝到内存;
    2. 读取速度极快,随机读能力强;写入、擦除速度慢;
    3. 存储密度低、单位容量成本高,整体容量偏小。
  • 接口形态:常见并行接口、SPI 串行接口(SPI NOR),引脚少、电路简单。
  • 典型用途:主板BIOS、路由器/MCU/IPC的启动固件、BootLoader引导程序、物联网设备启动代码。
2.2. NAND Flash

当前大容量存储的核心介质,不支持XIP,需配合控制器读写,按单元存储位数、物理架构细分。按单存储单元比特划分(SLC/MLC/TLC/QLC),决定芯片速度、寿命、成本、容量,仅用于NAND分类:

  • SLC(1bit/cell):1个单元存1位数据。速度最快、擦写寿命最长、稳定性最好、抗温抗干扰强;成本最高。多用于工业、企业级SSD、高端监控。
  • MLC(2bit/cell):1个单元存2位数据。性能与寿命仅次于SLC,定位高端消费级SSD、专业存储设备。
  • TLC(3bit/cell):1个单元存3位数据。综合性价比最优,是主流消费级方案,手机、普通SSD、U盘、存储卡主力选型。
  • QLC(4bit/cell):1个单元存4位数据。单颗粒容量最大、成本最低;速度与擦写寿命最弱。主打超大容量冷数据存储、家用大容量固态。

按物理架构划分:
2D NAND:存储单元平面排列,工艺受限,单颗容量上限低,逐步被淘汰。
3D NAND:存储单元立体堆叠,突破平面工艺限制,大幅提升容量、降低单位成本,同时改善寿命与稳定性,目前行业主流。

通用用途:SSD固态硬盘、U盘、SD卡、TF卡、监控录像机、手机内置存储、机顶盒等大容量数据存储场景。

3、新型特种存储器(下一代NVM)

颠覆传统Flash/ROM物理原理,性能接近内存(RAM),同时具备非易失特性,主打高频擦写、高速、耐高温、工业/车载/边缘计算场景,属于前沿商用存储。

3.1. FeRAM / FRAM 铁电存储器
  • 原理:利用铁电材料极化方向存储数据。
  • 特点:读写速度接近RAM,断电保数据;擦写寿命极长、功耗极低、抗辐射、耐高低温。
  • 用途:工业控制、汽车电子、医疗设备、高频频繁改写参数的物联网节点。
3.2. MRAM 磁阻存储器
  • 原理:依靠磁阻效应记录数据。
  • 特点:超高速读写、非易失、耐高温、可靠性强、几乎无限擦写次数。
  • 用途:车载核心控制单元、AI边缘节点、服务器高速缓存、高端工业设备。
3.3. PCRAM / PRAM 相变存储器
  • 原理:利用特殊材料晶态/非晶态两种物态区分0、1,实现数据存储。
  • 特点:读写速度快、密度高、兼容性好,是公认的下一代主流存储候选。
  • 用途:目前少量应用于企业级服务器、高端存储阵列,逐步向消费市场渗透。

4、集成封装成品(Flash+控制器一体化器件)

不以裸芯片形态使用,将NAND/NOR Flash + 专用控制芯片 + 接口电路封装为单一部件,面向嵌入式设备标准化设计,即插即用。

  1. eMMC 嵌入式多媒体卡
  • 构成:NAND Flash + 主控芯片 一体化封装,采用并行接口。
  • 特点:标准化接口、使用简单、成本适中;带宽有限,性能一般。
  • 用途:老旧安卓手机、平板、网络摄像头、电视、机顶盒、低端行车记录仪。
  1. UFS 通用闪存存储
  • 构成:同样基于NAND Flash,采用串行双通道架构,是eMMC的升级方案。
  • 特点:读写带宽、随机性能远高于eMMC,功耗控制更优。
  • 用途:中高端智能手机、高端行车记录仪、专业IPC、新款智能终端。
  1. SPI NOR / SPI NAND
  • 本质:并非独立存储品类,是搭载SPI串行接口的原生Flash裸片,也可做成模组成品。
  • 特点:引脚数量少、外围电路极简、硬件成本低、开发简单。
  • 用途:各类物联网设备、小型控制器、低功耗设备的启动存储、小容量数据存储。
http://www.rkmt.cn/news/1429881.html

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