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英伟达罕见入局内存研发:联手三星共同推进铁电 NAND 商业化

由于AI需求激增,包括HBM和NAND闪存在内的各种存储芯片供不应求。英伟达正加强与战略伙伴的技术合作,而不仅仅是简单的供应关系。据报道,英伟达已加入三星电子的研发行列,共同开发新的AI技术和铁电NAND闪存。这种直接参与内存研发的行为较为罕见。

英伟达罕见入局内存研发:联手三星共同推进铁电 NAND 商业化

铁电NAND技术被视为解决大型科技公司面临两大难题的关键:内存芯片短缺与AI数据中心的电力危机。该技术通过实现高达1000层的堆叠,并最多可降低96%的功耗,为行业提供了新思路。市场研究机构Omdia数据显示,全球NAND供应量在2022年达到峰值,出货量达2138.7万片(晶圆),预计今年将降至1540.8万片。即便到2028年,供应量也仅能恢复至1761万片,远不能满足市场需求。

英伟达罕见入局内存研发:联手三星共同推进铁电 NAND 商业化

随着NAND短缺问题日益严峻,价格已大幅上涨,今年第一季度环比涨幅达到90%。英伟达计划在其下一代AI加速器“Vera Rubin”中引入名为“推理上下文内存存储”的新型NAND,预计将进一步推高市场需求。据估算,这一项所需的NAND将占到全球总量的9.3%。

AI产业带来的电力危机也在加剧。根据国际能源署预测,全球AI数据中心的耗电量预计将从2024年的约450太瓦时激增至今年的550太瓦时,到2030年将达到950太瓦时。这两大问题可能导致英伟达AI加速器供应中断,并增加其数据中心客户的成本负担。为此,英伟达不断扩大对新技术的投资。例如,英伟达向硅光子学初创企业Lumentum Holdings和Coherent投资了40亿美元。去年,英伟达还宣布建立“英伟达加速量子研究中心”,结合GPU和量子处理单元以提高效率,并与相关企业合作。

铁电材料的特性在于无需施加外部电场即可保持正负两极分离的极化状态。如果用铁电材料替代硅,可以显著降低电压需求,同时实现更密集的堆叠,提高供应能力。为此,三星与英伟达已经开发出一种AI技术,能够将分析速度提升一万倍。

三星电子目前拥有约200~300层的NAND堆叠技术,并正将铁电材料作为未来实现1000层堆叠的核心技术进行重点攻关。去年年底,三星展示了用于低功耗NAND闪存的铁电晶体管,并致力于推动产品商业化。在铁电器件领域的专利申请数量方面,三星电子居首位,达到255项,占27.8%,超越了英特尔、SK海力士和台积电。中国北京大学上月也成功开发出全球最小的1nm铁电晶体管,预示着行业竞争日益激烈。

随着人工智能芯片的发展,需要快速推进NAND技术以支持计算的需求变得迫切。三星电子和SK海力士也正在开发基于NAND技术的高带宽闪存。

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