不同类型的内存

DRAM在20世纪70年代进入商业市场，并以其极高的读写速度成为存储市场的最大分支；功能手机的出现迎来了NOR Flash市场的爆发；PC时代对存储容量的需求越来越大，使低成本、高容量的NAND闪存成为最佳选择。

DRAM是动态随机存储器，它是易失性的，意味着每隔一段时间就需要刷新和充电，否则内部数据就会消失，一般用在电脑内存、手机、NAND Flash，又称闪存，是一种非易失性存储器，广泛应用于eMMC/EMCP、USB闪存盘、固态硬盘等市场。另一方面，与NAND相比，NOR Flash的存储密度更低，写入速度更慢，操作也略复杂，更常用于汽车电子产品。

图1：内存的分类

目前市场主要由NAND闪存、Nor Flash和DRAM存储器主导。随着技术的不断发展和改进，可用的存储器类型越来越多，技术要求也越来越高，性能也越来越高。其中包括铁电存储器（FRAM）、相变存储器（PRAM）、磁存储器（MRAM）、电阻存储器（RRAM）以及最近的UltraRAM。

全球内存市场规模及增长率

今，半导体存储器已成为半导体产业中最大的细分市场，约占全球半导体产业的三分之一。IC Insights预测，未来五年半导体存储器将以6.8%的复合年增长率持续增长。

全球存储芯片市场在波动中保持上升趋势，市场规模从2005年的546亿美元增长到2020年的1229亿美元，复合增长率为5.6%。IC Insights预计，2021年全球内存芯片市场规模将同比增长22%，2023年将超过2000亿美元。

存储器行业的现状及未来趋势

随着万物智能时代的到来，人工智能、智能汽车等新兴应用将对数据存储在速度、功耗、容量、可靠性等方面提出更高要求，促使新型存储器快速发展，影响未来存储器市场格局。

DRAM虽然速度快，但功耗高、容量小、成本高，在断电的情况下无法保存数据，限制了场景的使用；NOR Flash和NAND Flash读写速度低，存储密度受工艺限制。市场需要能满足新场景的内存产品，性能突破的新内存即将爆发。

目前，有四种主要类型的新记忆。

以3D Xp point为代表的相变存储器，由英特尔和美光公司联合开发。

铁电RAM由Ramtron和Symetrix公司代理。

磁性RAM，由Everspin（美国）代表。

以松下、纵横半导体和鑫源半导体为代表的电阻式RAM。

MRAM具有最佳的读/写速率和寿命，理论上有机会取代现有的存储器和外部存储器，但由于量子隧道效应涉及到，大规模制造难以保证均一性，且存储容量和产量攀升缓慢。在工艺上取得进一步突破之前，MRAM产品主要适用于容量要求不高的特殊应用和新兴的物联网嵌入式存储领域。

目前产品的主要问题是存储密度太低，无法在容量上取代NAND闪存，而从其持续亏损的情况来看，英特尔3D Xpoint的成本和良率是瓶颈之一。目前PCM产品主要用于低延迟存储中的持久内存和SSD缓存。

FRAM具有读写速度快、寿命长的优点，但其存储单元是基于双晶体管的，而双电阻器单元，单元尺寸至少是DRAM的两倍，存储密度有限，成本高。并且其读取是破坏性的，并且必须由每次读取之后的后续写入来抵消，以将该位的内容恢复到其原始状态。在材料方面，目前的铁电晶体材料PZT和SBT都存在疲劳退化和环境污染问题，尚未找到完善的商业化应用。两家公司，Ramtron和Symetrix，目前正在领导FRAM的开发。

ReRAM在工艺方面与CMOS完全兼容，可以相对容易地扩展到高级工艺节点。然而，由于存储介质中导电沟道的随机性，在二进制存储中很难保证大规模阵列的均匀性。也正因为ReRAM的这一特性，被普遍认为在神经网络计算方面有着得天独厚的优势。未来ReRAM相关产品有机会用于特定算法的加速芯片领域。

新存储产业尚不成熟，机遇大于挑战。相对于传统的DRAM和NAND Flash，新型存储产业尚未形成行业垄断，产品线也不够清晰。从技术上看，未来存储技术路线尚不明朗，技术有机会赶超甚至超越。市场上，随着各国在5G、人工智能等新兴领域的快速发展，存储需求呈现爆发式增长，新型存储有足够广阔的潜在市场。