三星全球首创 NAND 闪存功耗锐减技术！96% 降幅破解 AI 时代电力困局

三星电子高级技术研究院（SAIT）的研究人员全球首次发现一种核心机制，可将现有 NAND 闪存的功耗降低高达 96%，这一突破有望为解决 AI 时代的电力危机提供关键支撑。

三星电子于 27 日宣布，由三星电子高级技术研究院（SAIT）与半导体研究所共 34 名研究人员联合撰写的题为《用于低功耗 NAND 闪存的铁电晶体管》的论文，已发表于顶尖学术期刊《自然》（Nature）。该研究通过创新融合铁电材料与氧化物半导体，全球首次明确了可使 NAND 闪存功耗较现有技术降低 96% 的核心机制，是一项完全自主研发的基础性技术成果。

技术突破：破解容量与功耗的“两难悖论”

传统 NAND 闪存通过向存储单元注入电子来存储数据，而要提升存储容量，就必须增加存储单元（堆叠层数）。但由于 NAND 闪存采用串联结构、信号需逐单元传输的特性，堆叠层数越多，所需工作电压越高，进而导致读写功耗大幅增加 —— 这一 “容量提升与功耗激增” 的矛盾，长期制约着 NAND 闪存的技术演进。

为解决这一难题，业界早有研究尝试利用铁电材料的特性（无需注入电子，通过自发极化变化即可存储信息）开发下一代 NAND，但始终未能破解 “容量提升与能效下降” 的权衡困境。而三星 SAIT 的研究团队则从氧化物半导体的固有特性中找到突破口：尽管氧化物半导体存在阈值电压难以精准控制的普遍短板，但其具备 “无用泄漏电流极低” 的核心优势。研究人员全球首次发现，当氧化物半导体的 “阈值电压难控特性” 与铁电材料的 “极化控制效应” 相结合时，可形成一种核心机制，能大幅降低存储单元串运行所需的工作电压。

通过这一创新组合，三星团队成功验证：在保持现有最高水平的“每单元 5 比特” 大容量存储能力的同时，可实现高达 96% 的功耗降幅。这一成果被业界评价为 “通过材料创新与结构优化，彻底突破了传统 NAND 闪存的结构性局限”。

商业价值：覆盖全场景 AI 终端，激活千亿市场潜力

一旦该技术实现商业化落地，有望全面提升从大型 AI 数据中心到移动终端、边缘 AI 系统等多领域的能效水平：对数据中心而言，功耗的大幅降低将直接削减运营成本；对移动设备来说，则能显著延长电池续航时间。三星电子通过明确 “低功耗、大容量” 的技术发展方向，为革命性 SSD（固态硬盘）的研发奠定基础，进一步巩固了未来市场竞争力。

市场数据显示，NAND 闪存行业正迎来持续增长期：据 Omdia 预测，2024 年全球 NAND 市场规模为 656 亿美元，到 2029 年将增至 937 亿美元，同期比特出货量年均增长率预计达 17.7%。目前，三星电子已通过第九代 V-NAND 量产夯实了超高堆叠技术基础，并针对服务器、个人电脑、移动设备等全应用场景，优化了基于 QLC（四级单元）的大容量 SSD 产品矩阵。

尤其值得关注的是，面对“大容量导向” 的市场重构趋势，三星正持续扩大 AI 服务器 SSD 的产品占比，并为车载终端、边缘设备、终端侧 AI 等下一代应用场景展开战略布局。市场研究机构 TrendForce 数据显示，2025 年第二季度，三星电子 NAND 闪存营收约达 52 亿美元，环比增长 23.8%，市场份额占比 32.9%，稳居行业领先地位。

研发基因：SAIT 深耕未来技术，多篇成果登顶顶刊

作为三星电子旗下专注于“未来 5 年后新兴商业技术” 的核心研发机构，SAIT 长期聚焦半导体、显示、电池等多领域的早期种子技术研发，其成果多次发表于《自然》及旗下子刊，形成了强大的技术储备：

• 2019 年（《自然》）：证实 “自发光 QLED 的商业化可行性”；

• 2020 年（《自然・能源》）：研发 “全固态电池” 基础技术，可在将体积缩小一半的同时，提升寿命与安全性；

• 2021 年（《自然・电子学》）：提出 “类脑下一代神经形态半导体” 愿景；

• 2022 年（《自然》）：全球首次实现 “基于 MRAM 的内存内计算”。

此次低功耗 NAND 技术的突破，再次彰显了三星在半导体基础研究领域的全球领先地位，也为 AI 时代高能耗难题提供了极具产业化价值的解决方案。