行业概述与市场前景 - 嵌入式非易失性存储器是人工智能时代支持微控制器、物联网片上系统和汽车控制器等应用的基石技术 [2] - 到2030年，嵌入式新兴非易失性存储器市场规模预计将超过30亿美元，反映出在主流工艺节点上的普及以及在≤28纳米工艺下对嵌入式闪存替代方案的强劲需求 [2] - 嵌入式新兴非易失性存储器正在微控制器、连接设备和边缘人工智能设备等领域进入更广泛的应用阶段，并在汽车和工业市场展现出强劲的增长势头 [2] 主要技术路线与厂商动态 - 嵌入式闪存仍是基础技术，但磁阻随机存取存储器、电阻式随机存取存储器和相变存储器等新兴技术正被推向前沿，代工厂和集成器件制造商正将解决方案从28/22纳米扩展到10-12纳米级平台 [3] - 台积电已实现磁阻随机存取存储器和电阻式随机存取存储器的大批量生产，并计划在2025年及以后推出12纳米鳍式场效应晶体管电阻式随机存取存储器/磁阻随机存取存储器 [3] - 意法半导体作为一家完全致力于嵌入式相变存储器的集成器件制造商，正在为工业和汽车微控制器量产xMemory解决方案，并计划在2025年后推出18纳米全耗尽型绝缘体上硅以拓展应用范围 [3] - 三星、格芯、联电和中芯国际正在加速将嵌入式磁阻随机存取存储器/电阻式随机存取存储器/相变存储器应用于通用微控制器和高性能汽车设计 [3] 应用领域与发展趋势 - 汽车行业是嵌入式新兴非易失性存储器的核心市场，预计到2025年，安全集成电路和工业微控制器的需求将显著增长 [5] - 电阻式随机存取存储器在多个大批量应用领域逐渐获得认可，而磁阻随机存取存储器和相变存储器在速度和耐久性要求高的领域极具吸引力 [5] - 嵌入式非易失性存储器在BCD和高压互补金属氧化物半导体工艺流程中正作为电可擦可编程只读存储器/一次性可编程存储器的实用替代方案，用于模拟、电源管理和混合信号设计 [4] - 使用嵌入式非易失性存储器的内存内/内存附近计算概念因其在低功耗边缘人工智能推理领域的应用而备受关注 [4] 未来展望 - 到2030年，嵌入式非易失性存储器将成为更多片上人工智能功能和实用内存内/近内存计算模块的基础，并在边缘神经形态加速器中得到更广泛应用 [6] - 嵌入式非易失性存储器的角色将从单纯的存储扩展到计算架构的一部分，重新定义效率，并在设备智能中发挥核心作用 [6] - 电阻式随机存取存储器在大批量生产的微控制器和模拟集成电路中发挥主导作用，而磁阻随机存取存储器和嵌入式相变存储器则在对性能要求极高的细分市场巩固其地位 [6]

嵌入式非易失性存储器市场前景 - 嵌入式新兴非易失性存储器市场预计到2030年将超过30亿美元 [2] - 嵌入式新兴非易失性存储器是主要的增长引擎，在微控制器和模拟集成电路中发挥主导作用 [5] 技术发展趋势 - 嵌入式新兴非易失性存储器技术正从28/22纳米平面CMOS扩展到10-12纳米级平台，包括FinFET [3] - 嵌入式闪存在先进节点面临微缩限制，推动磁阻随机存取存储器、电阻式随机存取存储器和嵌入式相变存储器技术发展 [3] - 内存内/内存附近计算概念因在低功耗边缘人工智能推理领域的应用而备受关注 [4] - 到2030年，嵌入式非易失性存储器将成为更多片上人工智能功能和实用内存内/近内存计算模块的基础 [5] 主要厂商动态 - 台积电已实现磁阻随机存取存储器和电阻式随机存取存储器的大批量生产，并计划在2025年后推出12纳米FinFET电阻式随机存取存储器/磁阻随机存取存储器 [3] - 三星、格芯、联电和中芯国际正在加速将嵌入式磁阻随机存取存储器/电阻式随机存取存储器/相变存储器应用于通用微控制器和高性能汽车设计 [3] - 意法半导体作为一家完全致力于嵌入式相变存储器的集成器件制造商，正在为工业和汽车微控制器量产xMemory解决方案，并计划在2025年后推出18纳米FD-SOI [3] 应用领域拓展 - 嵌入式非易失性存储器支持从微控制器和物联网片上系统到汽车控制器和安全元件等各种应用 [2] - 汽车行业是嵌入式新兴非易失性存储器的核心市场，安全集成电路和工业微控制器的需求预计到2025年将显著增长 [4] - 电阻式随机存取存储器在多个大批量应用领域正逐渐获得认可，磁阻随机存取存储器和相变存储器在速度和耐久性至关重要的领域极具吸引力 [4] - 嵌入式非易失性存储器在模拟、电源管理和混合信号设计中作为电可擦可编程只读存储器/一次性可编程存储器的实用替代方案 [4]

存储技术演进与计算范式变革 - 存储技术从基础数据保留演进至支持AI/ML的内存计算范式 通过直接在存储阵列中处理数据显著提升计算效率并降低能耗 [1] - 新兴非易失性存储(eNVMs)如ReRAM、MRAM、FeRAM、PCM突破传统RAM断电数据丢失限制 同时探索二维材料和有机材料的新型存储方案 [3] - 后CMOS时代需突破冯·诺依曼架构限制 兼具CMOS兼容性和规模扩展性的存储技术将引发计算架构革命 2022年IRDS报告预测其潜力 [5] 新兴存储技术分类与商业化进展 - 按成熟度划分六类新兴存储技术：MRAM/FeRAM/ReRAM已进入商用验证阶段 PCM/CBRAM/2D RAM等处于早期研发 [7] - 非易失性存储技术发展历程显示 2010年后因电荷泄漏问题转向3D NAND堆叠及新型存储材料研究 [7] - 类突触存储器与eNVMs结合将重构计算架构 提升边缘计算、云环境及区块链等场景的系统性能与能效 [8] 技术特性与场景适配性 - 铁电存储器(FeRAM)和电阻式存储器(ReRAM)在柔性基底上表现突出 可承受弯曲拉伸 适用于可穿戴设备与IoT系统 [13][15] - 二维材料(如MoS₂/WS₂)凭借原子级厚度和可调带隙 实现超高密度存储集成 但面临大面积单晶制备和环境稳定性挑战 [21] - 内存计算技术通过消除"存储-处理器"数据传输瓶颈 特别适合边缘计算中的实时推理和低功耗场景 [11] 制造工艺与集成挑战 - eNVM制造需超高真空沉积工艺 材料纯度控制直接影响器件寿命 原位测量技术提升性能一致性 [18][19] - 二维材料与CMOS集成需低温生长技术 互连技术和封装方案是AI硬件高密度集成的关键障碍 [21][23] - 高温环境存储技术需与碳化硅(SiC)等元件协同开发 材料合成和制造精度决定极端条件下的可靠性 [20][22] 类脑计算与未来架构转型 - 从数字到类突触的转变将采用脉冲神经网络(SNN) 通过STDP等生物机制实现事件驱动的本地化计算 [25][27] - 端到端模拟计算系统可消除数字逻辑中心化需求 动态视觉传感器(DVS)等新型硬件推动实时响应能力 [28] - 混合系统当前面临模拟-数字转换的能效损耗 未来完全类突触系统将依赖稀疏异步交互模式 [27][28] 产业发展与基础设施需求 - 需建立国家级微电子研究设施 覆盖材料合成、器件测试到异构集成 以加速技术商业化 [29][30] - 全球半导体工具链扩张背景下 开发专用于新兴材料的计量设备是突破CMOS限制的前提条件 [30]

重整失败 - 时代芯存重整计划因投资人华芯杰创严重违约而彻底失败 [1][2] - 华芯杰创未按协议支付200亿元重整资金 经延期后仍无法履行 [2] - 管理人依法解除《重整投资协议》 终止重整程序 [2] 项目背景 - 时代芯存曾计划投资130亿元建设12英寸晶圆厂 [2] - 核心资产包括价值1.43亿元的ASML光刻机 但因技术过时流拍 [2] - 公司由北京时代全芯与淮安园兴合资成立 计划年产10万片PCM [3] 经营困境 - 2020年资金链断裂 无力支付设备尾款与员工工资 [3] - 被执行总金额高达8.63亿元 涉及供应商承包商等 [3] - 公司资产无法覆盖债务 原股东权益归零 [3] 行业现状 - 德淮半导体 武汉弘芯 南京德科码等项目均出现烂尾 [4] - 中芯国际通过上海临港基地提升28纳米芯片产能 [4] - 长电科技采用扇出型封装技术降低成本 [4] 政策支持 - 深圳市设立50亿元"赛米产业私募基金"支持半导体发展 [4] - AI算力 AIoT 半导体设备等领域成为结构性机会 [4] 未来方向 - 时代芯存启动新一轮投资人招募 但复活难度大 [5] - 原股东将通过代工形式推进PCM技术市场化 [5] - 行业从"野蛮生长"向"理性重构"转型 [5]

大模型发展对存储技术的挑战 - AI大模型参数规模从GPT-3的1750亿增长至万亿级，计算资源需求激增，存储带宽成为关键瓶颈 [1] - 服务器算力峰值每两年增长3倍，但DRAM带宽增速仅1.6倍/两年，片间互连带宽增速仅1.4倍/两年，导致处理器利用率仅20%-30% [1] - "存储墙"问题制约AI训练和推理效率，内存存取速度滞后处理器计算速度长达20年 [1] HBM技术的突破与局限 - HBM实现每秒1.2TB数据传输速度，带宽为传统DRAM的数倍至数十倍，缓解AI芯片数据获取压力 [2] - 采用3D堆叠和硅通孔(TSV)技术缩短数据传输路径，但制造工艺复杂且成本高昂 [2] 3D铁电RAM的创新优势 - SunRise Memory开发垂直堆叠FeFET单元，存储密度比DRAM提高10倍，功耗降低90% [4][5] - 利用HfO2铁电效应实现非易失性存储，目标兼容3D NAND晶圆厂生产流程 [5] - KAIST通过调控HfO2准同型相界(MPB)实现4F²存储单元面积，为3D堆叠奠定基础 [6] DRAM+非易失性内存的融合方案 - FMC与Neumonda合作开发HfO2基DRAM+，兼具DRAM性能与非易失性，容量可达千兆位级 [8][9] - 相比传统PZT铁电层，HfO2兼容10nm以下制程，与CMOS工艺集成度更高 [9] Imec的2T0C架构革命 - 用两个IGZO薄膜晶体管(2T)替代传统1T1C单元，保留时间>400秒(传统DRAM的1000倍) [11][12] - 2021年优化后实现>1000秒保留时间、<10ns写入速度及无限耐久性(>10¹¹次读写) [15] - 14nm栅长IGZO晶体管保持>100秒保留时间，RIE技术将保留时间延长至4.5小时 [16] 其他新型存储技术进展 - KAIST开发纳米灯丝PCM技术，功耗降低15倍，兼具DRAM速度与NAND非易失性 [19][20] - 英国兰开斯特大学UK III-V Memory写入时间5ns(与DRAM相当)，能耗仅DRAM的1% [21] - 德国JGU团队SOT-MRAM通过轨道霍尔效应降低20%写入电流，能效提升30% [23][24] 行业趋势与未来方向 - AI驱动存储技术进入"架构+材料"双创新阶段，3D堆叠与非易失性成为核心方向 [25] - 多元化技术路线包括3D铁电RAM、IGZO 2T0C、SOT-MRAM等，部分进入工程验证阶段 [25]