存储芯片产业链梳理

旺材芯片 2026-01-05 17:18
什么是存储芯片
存储芯片,又称半导体存储器,是利用电能方式存储信息的半导体介质设备,其存储(写入)与读取过程体现为电子的存储或释放。它是电子设备中用于数据存储和读取的关键部件。
存储是指把数据存入存储芯片的存储单元里,读取是指从存储芯片的指定地址中提取已保存的数据,并传输到CPU/GPU进行运算处理的核心操作。存储和读取是存储芯片最基础的两大功能。
存储芯片利用电能存储信息的核心逻辑是:将二进制数据(0/1)转化为存储单元的电物理状态,通过电能改变或维持该状态,读取时再将电物理状态还原为数据。以DRAM为例,他的最小单元是1T1C结构(一个晶体管+一个电容):
存储芯片产业链梳理图1
电容器被充电到1伏特电压时,写入二进制的1,如果电压是0伏特时写入二进制的0,一个电容器只能存储一个数据。这样可以通过充/放电来写数据,通过测电流来读数据。
目前消费级DRAM的1T1C单元面积普遍在0.01到0.03平方微米级别,小到需要用电子显微镜才能看到。HBM高宽带内存已经不再单纯缩小平面尺寸,而是把多层DRAM芯片堆叠起来,通过堆叠实现超高容量。
存储芯片的分类
存储芯片产业链梳理图2

现代存储技术,分为三大部分,分别是磁性存储、光学存储以及半导体存储。半导体存储器可以进一步划分为易失性(VM)存储器非易失性(NVM)存储器易失性存储和非易失性存储是根据断电后数据是否保留划分的两大存储芯片类型,核心差异在于数据的持久化能力。


现在很多资料也将半导体存储器分为随机存取存储器(RAM)只读存储器(ROM)。RAM读写自由,可随时覆盖删除数据,大多是易失性,读写速度极快,与CPU/GPU运算速度匹配,主要作为运行内存,临时缓存CPU/GPU正在处理的指令和数据。ROM以读为主,全部是非易失性,断电后数据长期保留。

存储器类型很多,重点看DRAM、NAND Flash和NOR Flash就可以了。因为,在现在的市场上,这三种存储器占了96%以上的市场份额。

DRAM:动态随机存取存储器。主流类型有DDR4/DDR5、HBM(高宽带内存)、LPDDR4X/LPDDR5。

NAND Flash:与非型闪存,非易失性存储技术,是目前消费电子、数据中心最主流存储介质。核心用于固态硬盘(SSD)、U盘、存储卡等。优势是大容量、低成本。

NOR Flash:或非型非易失性闪存,核心优势是高可靠、快读取,核心用途是代码存储+启动引导等。
存储芯片的制作过程
芯片主要有存储芯片、逻辑芯片、模拟芯片、专用芯片(ASIC)等,不同芯片的制作过程共享核心框架,但会根据芯片类型在关键环节做不同的调整。所有芯片通用的核心流程是晶圆制备—核心电路制造—封装测试。
晶圆制备:把硅砂提纯为高纯度单晶硅,再加工成可用于光刻的圆形硅片。
核心电路制造:前道工艺,是在抛光好的硅晶圆上雕刻晶体管、构建互联电路的过程,核心是通过重复的光刻—蚀刻—掺杂—沉积工序,形成数亿至数百亿级晶体管的复杂电路。
封装测试:后道工艺,分为封装和测试两大步骤。是把晶圆切割出的芯片裸片,通过贴装、键合、塑封等流程做成可使用的成品芯片,并全面检测筛选合格产品的工序。
存储芯片产业链梳理图3
存储芯片产业链
上游:原材料(硅片、光刻胶及配套试剂、掩膜版、溅射靶材、抛光材料、电子特种气体等)+ 设备(光刻机、刻蚀、薄膜沉积、离子注入、CMP抛光、检测测试设备等)。

中游:芯片设计(IP、晶粒)+ 制造(晶圆加工)+ 封测(先进封装、测试)。

下游:服务器、物联网、消费电子、汽车电子、数据中心等。

存储芯片产业链梳理图4

存储行业现状

1. AI算力需求爆发式增长:AI服务器对存储芯片的消耗量是传统服务器的8-10倍,直接拉动了HBM等高性能存储的需求。同时,消费电子也在升级,智能手机的DRAM平均容量和存储容量占比不断提升。

2. 国际巨头产能结构性转移:三星、SK海力士、美光等国际存储巨头为了追求更高利润,正在将产能从传统的DDR4等产品,向利润更丰厚的DDR5、HBM等高端产品倾斜,甚至计划停产DDR4 。这直接导致中低端通用存储芯片的供给大幅减少。

3. 国产产能尚在爬坡期:长江存储(NAND Flash)长鑫存储(DRAM)为代表的国内企业虽然进展迅速,市场份额不断提升,但整体产能规模与国际巨头相比仍有差距,在高端产品技术上仍需追赶。国产替代是一个渐进过程,无法在短期内完全填补市场缺口。

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