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存储芯片:数字文明的记忆之芯——从硅基起源到AI时代的产业博弈

2026-02-04
来源:存储在线

2026年伊始,全球存储芯片延续2025年四季度以来的“超级涨价周期”。AI服务器需求爆发是最大推手:单台设备DRAM用量达普通服务器8-10倍,HBM产能被三星、SK海力士、美光提前锁单至2027年,生产1GB HBM需牺牲3GB传统DDR,导致消费级DRAM供给缺口扩大至15%以上。消费级SSD因原厂控产及服务器挤单,合约价涨幅至少40%。花旗已把2026年DRAM均价涨幅预期从53%上调至88%,NAND从44%上调至74%。下游终端相继提价,联想、戴尔等PC品牌涨价5-10%,256GB DDR5服务器内存单条突破4万元,中端手机被迫取消512GB版本。国产厂商方面,长江存储128层3D NAND、长鑫19nm DRAM已规模出货,但全球新增产能仍难在年内投产,机构判断缺货与高价将贯穿2026全年。

今天让我们回顾下疯狂的存储芯片的前世今生。

一、硅基记忆的诞生:从磁芯到半导体的革命性跨越

在人类计算文明的黎明时期,"记忆"曾经是一种奢侈的存在。1949年,华裔传奇发明家王安博士在哈佛大学实验室里,用微小的磁环(磁芯)构建出了人类第一个可靠的计算机存储系统。每个磁环可以存储一个比特的信息,这些排布成阵列的磁芯构成了早期计算机的"大脑皮层"。磁芯存储器统治了计算机世界长达二十年,但它的局限性如同其物理形态一样明显:体积庞大、能耗惊人、速度迟缓,且难以扩展。

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1966年,IBM托马斯·J·沃森研究中心的罗伯特·丹纳德博士做出了一个改变世界的突破性发明——动态随机存取存储器(DRAM)。这种基于"MOS晶体管+电容"结构的存储器件,以其惊人的集成度、超低的能耗和闪电般的读写速度,为半导体存储时代拉开了序幕。DRAM技术的精髓在于其简洁优雅的设计:每个存储单元只需一个晶体管和一个电容,这种极简主义使得在指甲盖大小的硅片上集成数百万个存储单元成为可能。

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▲DRAM发明者Robert Dennard ,被授予美国国家技术奖章

1969年,美国加州的Advanced Memory System公司捷足先登,生产出了世界上第一颗DRAM芯片,虽然容量仅有1KB,但这颗小小的硅片却承载着人类计算文明从"机械记忆"向"电子记忆"跨越的历史使命。1970年10月,英特尔推出了划时代的C1103 DRAM芯片,容量达到1Kbit,售价10美元,这款产品如同星星之火,点燃了半导体存储产业的燎原之势。

与此同时,在只读存储器(ROM)领域,一场静悄悄的革命也在进行。1959年,贝尔实验室的默罕默德·阿塔拉和姜大元共同发明了金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET),这项技术后来成为所有半导体存储器的基石。1967年,姜大元与华裔科学家施敏提出基于MOS半导体器件的浮栅结构可用于可重编程ROM,这一发现为后来的闪存技术奠定了理论基础。

1971年,英特尔的多夫·弗罗曼发明了可擦除可编程只读存储器(EPROM),这种可以通过紫外线擦除并重新编程的存储器件,为计算机固件和工业控制领域带来了革命性的灵活性。随后,日本电工实验室的科学家们在1972年发明了电可擦除可编程ROM(EEPROM),使得存储器的擦除和重写不再需要紫外线照射,这一技术进步为后来的闪存技术铺平了道路。

二、技术演进的史诗:从平面到三维的存储革命

存储芯片的发展历程是一部人类不断突破物理极限的技术史诗。每一次技术的飞跃,都伴随着材料科学、制造工艺、设计理念的全面革新。

DRAM技术的演进之路

DRAM技术从1970年的1Kbit C1103开始,经历了容量上的指数级增长。1973年,德州仪器推出2K DRAM;1976年,莫斯泰克推出16K DRAM MK4116,占据了75%的市场份额。这一时期的DRAM芯片主要采用p-MOS技术,集成度每18-24个月翻一番,完全符合后来被称为"摩尔定律"的预测。

进入1980年代,随着n-MOS和CMOS技术的成熟,DRAM的容量从64K、256K、1M、4M、16M一路飙升到64M、256M、512M,乃至1Gbit。每一次容量的飞跃都伴随着制程工艺的精进:从3微米、1.5微米、1微米、0.8微米、0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米、0.13微米,到90纳米、65纳米、45纳米、32纳米、28纳米、22纳米、20纳米、16纳米、14纳米,再到后来的1x、1y、1z、1α、1β等先进制程。

闪存技术的突破性发展

1980年,东芝公司的舛冈富士雄发明了闪存(Flash Memory)技术,这种能够以电信号快速擦除的存储器件,因其"像闪光灯一样"的擦除速度而得名。1984年,舛冈富士雄在IEEE国际电子元件会议上正式发布了NOR Flash技术,引起了业界的广泛关注。1988年,英特尔生产了第一款商用256KB NOR Flash产品;1989年,东芝发布了世界上第一个NAND Flash产品,奠定了现代闪存市场的技术基础。

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▲东芝NAND flash

1990年代,随着数码相机、手机、MP3播放器等消费电子产品的爆发,Flash市场规模迅猛提升。1993年,苹果Newton PDA采用NOR Flash;1994年,闪迪推出CF存储卡;1997年,手机开始配置闪存;1999年,东芝推出SD卡。这些消费级产品的普及,使得Flash存储从专业领域走向千家万户。

3D时代的革命性突破

当平面制程工艺逐渐逼近物理极限时,存储芯片产业迎来了三维时代。2012年左右,随着2D工艺制程进入瓶颈,3D NAND技术应运而生。这种将存储单元垂直堆叠的技术,使得在相同面积下可以实现数十倍甚至数百倍的容量提升。

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▲NAND 从 2D 到 3D 结构演进

三星、东芝(后来的铠侠)、西部数据、美光、SK海力士、英特尔等巨头纷纷投入3D NAND的研发。从24层、32层、48层、64层、96层、128层、176层、232层,到300层以上,3D NAND的堆叠层数不断突破。长江存储推出的232层TLC NAND采用创新的双重堆叠架构,等效实现294层密度,接口速率达3600MT/s,良率稳定在95.2%,并已向全球客户批量出货。

在DRAM领域,HBM(高带宽内存)技术的出现代表了另一个维度的突破。通过3D堆叠和TSV(硅通孔)技术,HBM实现了前所未有的带宽和能效比,成为AI和高性能计算的核心存储技术。

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▲HBM 与 GDDR 原理比较

三、价格周期的律动:存储芯片市场的经济脉搏

存储芯片产业以其剧烈的价格波动而闻名于世,这种波动不仅影响着整个半导体产业链,也深刻影响着全球电子产品的价格走势。理解存储芯片的价格周期,就像掌握了数字经济的脉搏。

历史周期的回顾

从2016年开始,存储行业已经历了三轮完整的周期,每轮周期大约持续3-4年。第一轮周期(2016-2019年)由移动互联网和智能手机的普及驱动;第二轮周期(2020-2023年)受到新冠疫情、远程办公、5G建设等多重因素影响;第三轮周期(2024年至今)则由AI革命引爆,被称为"史上最强涨价周期。

每一轮周期都经历着相似的阶段:需求爆发→产能扩张→供过于求→价格暴跌→产能收缩→供需平衡→新一轮需求爆发。这种周期性的律动,如同存储芯片产业的心跳,周而复始却又每次都带着新的特点。

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▲数据来源:中信建投证券

本轮超级周期的独特性

2024年开始的本轮存储芯片涨价周期,呈现出前所未有的特点。首先,AI需求的爆发式增长完全超出了行业预期。高性能AI服务器需要DDR5、HBM等新一代内存芯片来释放算力芯片的性能,而HBM的生产需要占用大量的DRAM产能。

其次,供应链的结构性调整加剧了供需失衡。由于AI投资大、利润高,存储芯片厂商纷纷将产能转向HBM,DDR5只保留部分产能,DDR4则干脆大幅削减。然而,中国市场对DDR4仍有巨大需求,这种供需错配导致整个市场陷入混乱。

第三,地缘政治因素叠加疫情影响,使得全球供应链变得更加脆弱。中美贸易摩擦、技术出口管制、物流中断等因素,都在不同程度上推高了存储芯片的价格。

价格传导机制的影响

存储芯片价格的暴涨,其影响沿着产业链逐级传导。据调研数据,从2023年第三季度到2024年第三季度,DRAM和NAND价格累计涨幅约为60%至70%。这种价格上涨直接挤压了下游终端厂商的利润空间。

小米集团2024年全年财报显示,其智能手机毛利率从2023年的14.6%减少至12.6%,主要原因就是核心零部件价格上升。手机厂商vivo、OPPO等新款手机出现了100-300元不等的涨幅;PC端产品价格也普遍上涨10%-30%。

华强北等现货市场呈现出"询盘量激增、惜售心态浓厚"的特征,贸易商普遍采取"边买边卖"策略,避免价格波动风险。中小终端厂商承压最为严重,因难以与原厂签订长期供应协议,且资金实力有限无法大规模囤货,部分企业转向2021-2023年的库存旧料或拆机料市场,甚至面临倒闭风险]。

四、缺芯迷雾:本轮存储芯片短缺的深层剖析

2024年下半年开始的存储芯片短缺,并非简单的供需失衡,而是多种因素叠加形成的复杂局面。深入分析这场"缺芯风暴"的根源,有助于我们理解现代半导体产业的脆弱性和复杂性。

需求端的结构性爆发

AI革命是推动本轮存储芯片需求爆发的核心动力。ChatGPT等大模型的出现,引发了全球范围内的AI军备竞赛。训练这些大模型需要海量的存储资源,而推理应用同样需要大量的内存支持。据行业预测,2026年DRAM需求增速预计达21%,NAND需求增速达21.4%,其中AI相关需求贡献占比超40%。

数据中心成为存储芯片需求的新引擎。传统的数据中心主要关注存储容量,而AI数据中心更注重带宽和速度。HBM(高带宽内存)因其超高的带宽和能效比,成为AI服务器的标配。然而,HBM的生产需要占用大量的DRAM产能,1颗HBM3E芯片相当于消耗4-6颗同容量DRAM的产能。

供给端的结构性调整

面对AI需求的爆发,存储芯片厂商进行了激进的产能调整。三星、SK海力士、美光等国际巨头纷纷将产能转向高毛利的HBM和DDR5产品,大幅削减DDR4的产能。这种调整虽然在商业上合理,但却造成了市场供给的结构性失衡。

更为复杂的是,HBM的生产工艺复杂,良率相对较低,生产周期也更长。这导致即使厂商全力投入HBM生产,短期内也难以满足市场的爆发性需求。同时,HBM的封装测试产能也成为瓶颈,CoWoS等先进封装技术的产能严重不足。

地缘政治的叠加影响

中美贸易摩擦和技术出口管制,进一步加剧了存储芯片的供需失衡。美国对中国先进制程设备的出口限制,影响了中国存储芯片厂商的扩产计划。长江存储、长鑫存储等中国厂商虽然技术不断突破,但在产能扩张方面仍面临设备供应的限制。

同时,全球供应链的重构也增加了不确定性。各国都在推动本土半导体产业的发展,这种"去全球化"的趋势在短期内加剧了供应链的紧张。物流成本的上升、交货周期的延长,都在不同程度上推高了存储芯片的价格。

市场预期的自我强化

在短缺预期下,市场出现了囤积和投机行为。大型科技公司为了确保供应,纷纷增加库存水平,签订长期供应协议。这种"抢货"行为进一步加剧了市场的紧张气氛。

据业内人士透露,部分大型科技公司已经将存储芯片的库存水平从正常的3-6个月提高到9-12个月。这种超常规的备货行为,虽然在短期内保障了供应,但也扭曲了真实的需求信号,可能导致未来更大幅度的价格波动。

五、AI数据中心的泡沫隐忧:存储芯片透支下的冷思考

在AI热潮的推动下,全球正经历着前所未有的数据中心建设狂潮。从美国的亚利桑那沙漠到中国的贵安新区,从挪威的峡湾到新加坡的填海区域,一座座AI数据中心如雨后春笋般拔地而起。然而,在这场算力狂欢的背后,泡沫的隐忧也日益显现。

据行业估计,全球企业在大约4000亿美元被投入到建设、训练和运营AI模型的基础设施中,而2024年AI产生的收入仅约450亿美元。这种巨大的投入产出失衡,引发了市场对AI商业模式可持续性的质疑。

更为严峻的是,考虑到芯片或处理器3到4年的有用寿命,以及未来几年支出预计会成倍增长,投资回报的路径变得越来越模糊。许多投资者开始质疑:这场AI革命是否真的能够带来预期的回报?还是说,我们正处于一个巨大的泡沫之中?

AI数据中心泡沫一旦破裂,对存储芯片产业的影响将是“需求断崖→价格暴跌→产能闲置→技术路线重构”四连击,且2026—2027年被普遍视为关键时间窗。

泡沫破裂将让存储芯片从“超级周期”直接进入“硬着陆”——2026 年缺货有多疯狂,2027 年去库存就有多惨烈;但国产厂商凭借成本与信创基本盘,有望在低位扩大市占率,完成从“可用”到“必选”的惊险一跃

六、中国存储芯片的未来:从追赶到超越的历史机遇

在全球存储芯片产业格局中,中国正扮演着越来越重要的角色。从早期的完全依赖进口,到如今的自主突破,中国存储芯片产业走过了一条充满艰辛却又令人振奋的发展道路。展望未来,中国存储芯片产业正站在一个前所未有的历史机遇期。

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▲2025年三季度DRAM市场:长鑫存储维持5%份额紧随存储三巨头!

发展历程的三阶段跨越

中国存储芯片行业的发展大致可分为三个阶段:

起步与引进阶段(2010年前):这一时期,国内市场需求主要依赖进口,本土企业以封装测试和低端制造为主,核心技术受制于人,自主安全存储芯片产业基础薄。存储芯片自给率几乎为零,完全依赖三星、SK海力士、美光等国际巨头。

政策驱动与自主突破阶段(2010-2020年):在国家集成电路产业投资基金(大基金)等系列政策强力支持下,行业进入快速发展期。国内企业加大研发投入,在闪存(NAND Flash)、动态随机存取存储器(DRAM)等主流存储芯片领域实现技术突破和量产。长江存储、长鑫存储等企业的成立,标志着中国存储芯片产业进入自主创新阶段。

应用深化与生态构建阶段(2021年至今及未来):随着"东数西算"工程启动、信创产业全面推进以及人工智能、物联网、智能汽车等新场景的爆发,行业进入以市场需求和应用创新双轮驱动的新阶段。中国存储芯片不仅追求更高的性能、密度和能效,更强调与数据处理系统的深度融合。

技术突破的里程碑

2025年,中国存储芯片产业迎来了一系列重大技术突破:

在DRAM领域,长鑫存储实现了关键突破,2025年11月发布速率8000Mbps的DDR5和10667Mbps的LPDDR5X产品,性能指标全面对标国际一线厂商,标志着国产DRAM正式切入高端主流市场。

在NAND Flash领域,长江存储量产的232层TLC NAND采用创新双重堆叠架构,等效实现294层密度,接口速率达3600MT/s,良率稳定在95.2%,并已向全球客户批量出货。其下一代300层堆叠技术进入研发阶段,有望进一步缩小与三星(350层+)、SK海力士(340层+)的技术差距。

这些技术突破不仅体现在产品性能上,更体现在制造工艺、良品率、可靠性等全方位的提升。中国存储芯片已经从"能用"迈向"好用",部分产品已经达到国际先进水平。

市场格局的重构

全球存储芯片市场格局正从"三巨头垄断"向"多极竞争"逐步演进。据预测,2025年中国在全球DRAM市场的整体份额将实现同比翻倍,达到10%。长江存储当前月产能接近13万片晶圆,占全球NAND总产能8%,计划2026年底提升至15%;长鑫存储2025年底DRAM月产能将达30万片,DDR5市场份额有望跃升至7%。

更为关键的是,中国存储芯片产业正在构建完整的生态系统。长江存储、长鑫存储牵头成立"中国存储芯片产业联盟",联合中芯国际、华为海思等企业打造自主可控生态,降低对国际供应链的依赖。

国产替代的加速推进

在国际贸易摩擦和技术出口管制的背景下,国产替代成为中国存储芯片产业发展的核心驱动力。2024年,中国存储芯片需求自给率约为22.26%,虽然仍然较低,但相比几年前的几乎为零已经有了质的飞跃。

金融支付、政务管理、智能终端等关键领域的国产替代需求尤为迫切。2024年中国安全存储芯片市场规模达到186.7亿元人民币,同比增长19.3%,预计2025年将突破218.5亿元。金融支付领域占据42%的市场份额,政务及公共事业类应用占据28%的市场份额。

未来发展的战略机遇

展望未来,中国存储芯片产业面临着前所未有的战略机遇期:

技术迭代机遇:3D NAND层数突破500层,DRAM向1α/1β工艺演进,HBM4 2026年量产,存算一体芯片能效比提升100倍。中国厂商在这些前沿技术领域与国际巨头的差距正在缩小,甚至在某些细分领域已经并跑或领跑。

市场规模扩张:中国存储芯片市场规模2025年突破5500亿元,2030年达8000亿元,复合年增长率达20%;全球市场份额从2023年的5%提升至2030年的30%。

新兴应用驱动:AI服务器、智能汽车、物联网、5G通信等新兴应用对存储芯片的需求呈现爆发式增长。L5自动驾驶需要1TB NAND+64GB DRAM,2023年中国智能车渗透率达83.8%。

绿色转型机遇:碳化硅基存储芯片研发加速,单位容量能耗降低50%,符合"双碳"战略要求;液冷数据中心对低功耗存储芯片需求爆发。

挑战与应对策略

尽管前景光明,但中国存储芯片产业仍面临诸多挑战:

技术壁垒:存储芯片技术要求极高,尤其是高密度、高速率存储芯片的研发,面临专利壁垒和技术封锁。

全球竞争激烈:国际巨头在技术积累、资本实力、市场份额等方面仍具有显著优势。

供应链瓶颈:高端制造设备、关键材料仍依赖进口,供应链自主化程度有待提高。

国际贸易环境不确定:中美贸易摩擦及全球经济的不确定性对中国存储芯片产业带来了风险。

应对这些挑战,中国存储芯片产业需要采取以下策略:

1. 持续加大研发投入,突破关键核心技术,构建自主技术体系

2. 推进产业链协同发展,加强设备、材料、设计、制造、封装测试等环节的协同创新

3. 深化国际合作,在开放合作中提升自主创新能力

4. 加强人才培养和引进,构建国际化、高水平的人才队伍

5. 完善产业生态,推动上下游企业深度合作,形成集群优势

未来展望

站在2026年的时点回望,中国存储芯片产业已经从无到有、从小到大,走出了一条具有中国特色的发展道路。展望未来十年,中国有望在全球存储芯片产业中占据更加重要的地位,不仅实现技术和市场的双重突破,更将为全球数字经济的发展贡献中国智慧和中国方案。

正如长江存储的232层NAND和long鑫存储的DDR5所展示的那样,中国存储芯片产业已经具备了与国际巨头同台竞技的实力。在AI时代的浪潮中,中国存储芯片产业将继续乘风破浪,从追赶者转变为并跑者,在某些细分领域甚至有望成为领跑者,为全球数字文明的进步贡献更多的中国力量。

结语

存储芯片作为数字世界的"记忆中心",其发展历程见证了人类计算文明的每一次重大飞跃。从王安博士的磁芯存储器到今天的3D NAND和HBM,从英特尔的第一颗DRAM到长江存储的232层NAND,存储技术的每一次突破都推动着整个人类社会向数字化、智能化迈进。

当前,我们正站在AI时代的门槛上,存储芯片的重要性前所未有地凸显。它不仅是数据的容器,更是智能的源泉,是连接现实与数字世界的桥梁。在这个充满机遇与挑战的时代,中国存储芯片产业正以坚定的步伐向前迈进,从追赶到并跑,从并跑到领跑,为全球数字经济的发展注入新的活力。

未来的存储芯片将更加智能、更加高效、更加绿色,它们将承载着人类文明的记忆,见证着AI时代的辉煌。而我们,正有幸成为这个伟大时代的见证者和参与者。

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