演变中的半导体格局与存储技术的时代需求
当前，半导体行业正处在—个由人工智能（AI）驱动的超级周期之中，与此同时，传统的摩尔定 律扩展正遭遇严峻的“摩尔之墙”（ Moore's Wall）挑战。在这—宏观背景下，存储技术已不再是计 算系统的配角，而是决定其性能、成本和功耗的关键瓶颈。因此，对下—代存储技术进行前瞻性 的战略投资，具有前所未有的重要性。
市场对更高密度、更高性能存储解决方案的需求正以前所 未有的速度增长。 —方面， AI 计算对数据吞吐量的渴求正迫使行业重新审视存储架构；另—⽅⾯，正如行业分析指出的，当前“ 内存价格暴涨”，而需求飙升的同时， “却没有足够的洁净室空间来建设产能” 。这—供给侧的硬性约束，使得在单位晶圆上实现更高的存储密度，已成为制造商提升供给能力和盈利能力的核心竞争力。这—困境为颠覆性的存储技术创新打开了关键的战略窗口。本备忘录将首先剖析当前主流 3D NAND 技术的增量式发展瓶颈，进而深入评估两项在近期 IEDM 2025 会议上备受瞩目的革命 性技术，以期为未来的投资决策提供清晰的路线图。
一、3D NAND 竞技场：增量主义的极限
3D NAND 技术目前主要通过增加堆叠层数（即垂直扩展）来实现密度提升，这在当前被视为最 具成本效益的扩展方式。然而，这场“ 向高处堆叠” 的竞赛正逐渐显露出其内在的挑战与局限。本 章节旨在分析这种增量式发展的竞争格局，并揭示其即将到来的技术拐点。
主流垂直扩展策略与挑战
以 SK 海力士的 V9 NAND（321层） 为例，其技术实现充分体现了垂直扩展的复杂性。为了实现 更高的堆叠， V9 采用了更为复杂的“三层堆叠（3-deck）”集成方案。这—方案直接导致制造成 本和周期的增加：相较于上—代 238 层的产品，其工艺步骤增加了30%，蚀刻步骤也相应增加了 20%。这种增量改进的局限性在激烈的市场竞争中表现得尤为明显。各大厂商在堆叠层数上展开 了军备竞赛，但技术优势往往是短暂的。
核心困境
我们可以清晰地看到，单纯依赖增加堆叠层数的策略正面临收益递减的困境。每 —代新产品都需要承担急剧上升的制造成本和工艺复杂性，而换来的竞争优势却难以持久，很快就会被竞争对手的下—代产品所追平或超越。这种“更高 ”的竞赛已进入白热化阶段，但其长期的经济效益和技术可持续性已受到严重质疑。在这种背景下，仅仅依靠“更高 ”的堆叠已不足以确保长期领先地位。行业的经济模型要求一种能够替代垂直扩展递减回报的方案，—种能够在不显著 增加物理复杂性的前提下，实现存储密度和性能飞跃的革命性架构，已成为必然的演进方向。
二、范式转移： SK 海力士的多位单元（Multi-Site Cell）架构
当整个行业仍深陷于垂直扩展的蛮力竞赛时， SK 海力士在 IEDM 2025 会议上揭示的多位单元( Multi-Site Cell, MSC）技术，则代表了逻辑扩展（logical scaling）上的—次“量子飞跃”， 有可能使竞争对手的路线图显得过时。它并非简单地将楼房盖得更高，而是从 根本上改变了房间的内部结构，从而在同样的空间内容纳更多信息。本章将剖析该技术的工 作原理、核心优势及其对整个 NAND 闪存市场的颠覆性潜力。
MSC技术原理
首先，我们需要理解传统的多位元存储技术。以四位单元（QLC）为例，它通过在—个存储单元 内精确控制 16 个（2^4）不同的阈值电压（Vt）状态来存储 4 个比特。当尝试扩展到 5 比特/单 元（ Penta-Level Cell）时，就需要控制 32 个极为精细且间距极窄的电压状态。这在物理上几乎 无法实现，因为传感边际过窄，极易因电荷泄漏等因素导致数据错误。 SK 海力士的 MSC 方案巧 妙地规避了这—难题。它通过将传统的圆形单元变为椭圆形，并将其在物理上分割为两个可独立 控制的“位点”（sites）。这样—来，存储5 个比特（对应32 个状态）不再需要在—个单元内控制 32 个精细的电压等级，而是仅需在两个位点上分别控制 6 个相对宽松的电压状态即可。通过组合 两个位点的状态（6x6=36种组合），便可轻松覆盖5 比特所需的 32 种状态，大大降低了技术实 现难度。
MSC架构的战略优势
MSC 架构带来的不仅仅是技术上的巧妙，更是商业和竞争上的巨大优势：
● 容量密度的大幅提升： 这是最直接的优势。实现 5 比特/单元（5bpc）意味着在不增加 任何物理堆叠层数的情况下，存储密度可以获得显著的飞跃。这是—种成本效益极高的扩 容方式。
● 性能与功耗的优化： 由于每个位点仅需控制 6 个阈值电压状态，远少于传统方案所需的 32 个，编程时所需的脉冲次数更少。这直接转化为“更快、更低功耗” 的读写操作，解决了 高阶 NAND 普遍存在的性能下降问题。
● 可靠性与耐久度的改善： 更宽松的电压状态间距意味着 MSC 单元能够容忍更大的电压 漂移（Vt shifts），而电压漂移正是导致 NAND 闪存磨损和数据错误的主要原因。因此， MSC 在理论上拥有比传统高阶 NAND（如QLC）更好的耐久度。
● 重塑竞争格局： MSC 技术实现了—种根本性的不对称优势。正如—份会议分析报告所 总结的， MSC“允许扩展到 N 级单元 …… 同时可以说拥有 N/2级NAND技术的性能”。当 竞争对手还在为增加几十个物理堆叠层而投入巨额研发和设备成本时， MSC 有可能通过 架构创新实现跨越式领先，使单纯的堆叠策略显得过时。
技术风险
该技术面临的主要风险在于制造复杂性。在深宽比极高的孔中精确地分割单元、沉积隔离墙，并在非对称的结构中均匀地沉积功能薄膜，是—项巨大的工程挑战。尽管该技术在研发阶段已得到验证，但其在大规模量产中的成本效益和良率仍是未知数，这也是其商业化道路上最大的不确定性。尽管存在制造挑战，MSC 架构仍是本次 IEDM 2025 会议上最具颠覆性的存储创新。它不仅为 NAND 技术的未来发展指明了—个全新的、超越纯粹物理堆叠的方向，也为投资者提供了—个观察行业格局变化的关键指标。
三、新兴存储前沿： MRAM 的机遇与挑战
解决计算领域的“ 内存墙”（memory wall）问题，不仅需要对现有技术（如 NAND）进行深度革新 ,还需要积极探索能够开辟全新应用场景的存储类别。本章将聚焦于磁阻式随机存取存储器(MRAM）， 分析其在未来计算架构中的独特定位、技术潜力以及商业化所面临的现实挑战。
MRAM的市场定位与技术特性
根据台积电（TSMC）在 IEDM 2025 上的演讲内容， MRAM 被清晰地定位于—个特定的前沿，
即在“ 能量vs.带宽”的光谱中，处于高速缓存（SRAM）和主存/存储（DRAM/NAND）之间的层 级。在这个当前由高带宽内存（ HBM）主导的区域， MRAM 凭借其独特的非易失性等特点，构成 了潜在的竞争关系。其核心技术是利用磁隧道结（ MTJ）来存储数据。通过改变 MTJ 中“ 自由层 ” 的磁化方向，可以使其呈现出高电阻或低电阻状态，从而代表“0”或“1” 。—个关键特性是， MRAM 可以根据设计目标实现不同的功能：既可以设计成非易失性的（像闪存—样断电后仍能保存数据），也可以设计成易失性的（像 DDR 内存—样追求高速读写）。
投资潜力与核心风险
潜力：MRAM 的独特价值在于其在新兴应用中的巨大潜力，尤其是在 AI 计算和存内计算(compute-in-memory）领域。其快速的读写速度、高耐久性和非易失性的特点，可能使其在这些 对延迟和功耗极其敏感的细分市场中占据不可替代的优势。
风险： 尽管前景广阔，但 MRAM 的 商业化之路依然充满挑战。其面临的关键风险可归纳如下：
1. 密度限制： 这是 MRAM 目前最显著的短板。它无法提供与 HBM 相媲美的存储密度，这 限制了其在需要极大容量的场景中的应用。
2. 技术成熟度： 参考文献中“不完全确定它离实用化还有多近” 的评论，直接指出了其技术尚未完 全成熟的现状。在功耗、稳定性和成本效益方面仍有待突破。
3. 生态系统与集成：MRAM 的实际应用也面临独特的物理限制，例如需要与磁铁保持至少
1 厘米的距离。这暗示了其在紧凑的电子系统中可能遇到的集成挑战，并需要整个生态系 统的协同支持。MRAM 代表了—个高风险、高回报的长期投资方向。与 MSC 技术旨在颠覆现有 NAND 市场不同， MRAM 的目标是开辟—个全新的市场空间，填补现 有存储层级中的空白。对 MRAM 的投资更像是—场对未来的战略布局。
四、投资论点与战略建议
在对当前半导体行业趋势、主流 3D NAND 技术瓶颈以及新兴存储技术的机遇与挑战进行深入分 析后，本备忘录的核心投资论点得以明确：在半导体行业进入后摩尔定律时代的背景下，投资重 点应从追求纯粹的工艺节点微缩，转向支持那些能够带来颠覆性架构创新的存储技术。
核心投资论点
1.优先投资于资本效率驱动的架构创新，而非资本密集型的增量扩展：SK 海力士的 MSC 技术是这—战略的完美范例。它代表了对资本效率的押注。垂直扩展需要投入巨大的、持续性的资本支出（例如采购新的刻蚀设备、增加工艺步骤），以换取递减的密度收益。相比之下， MSC 这类架构创新，其核心是一次性的研发突破 ，—旦成功量产，有望以远低于竞争对手的资本强度实现跨越式的成本和性能优势。这种不对称优势能够从根本上重塑市场格局，为投资者带来超额回报。
2.战略性布局高潜力的新兴存储技术，以对冲未来风险：应将 MRAM 视为—项长期的、具有战略价值的投资组合部分。尽管其当前面临技术和市场的双重不确定性，但它所瞄准的 是 AI 计算时代的核心痛点——“内存墙” 。—旦 MRAM 在密度和成本上取得突破，它将在未来的高性能计算、边缘 AI 等领域占据不可或缺的生态位。对 MRAM 的早期布局，是抓 住下—波计算架构变革机遇的关键对冲策略。
具体行动建议
●针对NAND领域 ，建议对拥有类似 MSC 颠覆性架构研发能力的公司（无论是已上市的 行业巨头还是专注于此的初创企业）进行深度尽职调查。关注的焦点应不仅是技术原理， 更包括其在可制造性、良率提升和成本控制方面的进展。
●针对MRAM领域 ，建议关注那些不仅在设备物理层面取得突破，而且在制造工艺、系统 集成方案和特定应用场景（如存内计算）方面拥有清晰商业化路线图的公司。 —个全面的 生态系统视角比单纯的技术指标更为重要。通过对颠覆性 NAND 技术（近期至中期回报）和前沿 MRAM 技术（长期战略回报）的双重布局，投资者可以在当前和未来的存储 市场中占据有利地位，实现短期收益与长期增长的平衡。
五、风险评估
任何对前沿技术的投资都必须建立在对其潜在风险的审慎评估之上。我们将从技术、市场和商业 化三个维度，系统性地分析本投资备忘录中所提机会面临的主要挑战，以便投资者做出更为全面的决策。
技术实现风险
●MSC的可制造性：这是 MSC 技术商业化成功的最大障碍。将实验室中的创新架构，
转化为能够在 300mm 晶圆上实现高良率、低成本的大规模量产产品，是—项巨大的工程 挑战。在极高的深宽比孔洞中进行精确的分割、沉积和成型，任何微小的工艺偏差都可能 导致大面积的良率损失。
●MRAM的成熟度：MRAM 技术仍处于发展的早期阶段。它需要在存储密度、读写功耗 和数据可靠性等多个关键指标上取得重大突破，才能在性能和成本上与现有的成熟技术 （如 SRAM 、 DRAM）在目标市场中展开有效竞争。
市场竞争风险
●现有厂商的防御性创新：市场领先者不会坐以待毙。三星、美光等竞争对手可能会通过 加速垂直堆叠（如三星计划的 43x 层 V10 NAND）或引入新材料（如三星已采用的钼金属 线）来应对 MSC 的挑战。这些增量式创新虽然不具颠覆性，但在短期内仍能维持其市场 竞争力，延缓新技术架构的渗透速度。
●新兴技术的替代威胁：存储领域的技术创新是多元的。源文中也提及了其他新兴技术， 如铁电存储器（ Ferroelectric memories）。这些技术也可能在未来成为 MRAM 或其他新 技术的竞争者，构成潜在的替代威胁。
商业化与采纳风险
●成本效益曲线：无论是 MSC 还是 MRAM ，其初期的生产成本几乎必然会远高于现有的 成熟技术。市场是否愿意为其带来的性能溢价买单，尤其是在对成本高度敏感的应用领域,尚存在不确定性。新技术的采纳速度将取决于其成本效益曲线下降的速度。
●生态系统建设：对于 MRAM 这类旨在开创新市场的技术而言，风险尤为突出。它不仅 需要自身技术的成熟，还需要控制器、接口标准、软件和应用等整个生态系统的支持。生 态系统的建设速度缓慢，可能会成为其被市场广泛采纳的主要瓶颈。尽管存在上述明确的 风险，但面对 AI 时代对存储性能的巨大需求以及现有技术路线的清晰瓶颈，本备忘录所
提出的投资方向依然具备高度的战略价值。我们必须认识到，在“摩尔之墙”面前，对架构性颠覆的投资已不再是可选项，而是决定未来市场领导地位和创造超额回报的核心驱动力 。审慎的风险管理和持续的技术跟踪将是投资成功的关键。
