一文教你存儲(chǔ)芯片以及應(yīng)用
芯片" target="_blank">存儲(chǔ)芯片,又稱“半導(dǎo)體存儲(chǔ)器”,是集成電路中用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的一種數(shù)字芯片。它能夠存儲(chǔ)數(shù)字信號(hào),包括二進(jìn)制碼、字符、圖像、聲音等信息,是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重要分支。存儲(chǔ)設(shè)備是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中用于存儲(chǔ)和讀取數(shù)據(jù)的硬件組件,按存儲(chǔ)技術(shù)不同可分為磁性存儲(chǔ)、光學(xué)存儲(chǔ)和半導(dǎo)體存儲(chǔ)。磁性存儲(chǔ),是指利用磁能方式存儲(chǔ)信息的磁介質(zhì)設(shè)備,其存儲(chǔ)與讀取過(guò)程需要磁性盤(pán)片的機(jī)械運(yùn)動(dòng),一般指HDD硬盤(pán)、軟盤(pán)和磁帶;光學(xué)存儲(chǔ)是指用光學(xué)方法從光存儲(chǔ)媒體上讀取和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的一種設(shè)備,一般指DVD光盤(pán)、藍(lán)光光盤(pán)等;存儲(chǔ)芯片,又稱為半導(dǎo)體存儲(chǔ)器,是指利用電能方式存儲(chǔ)信息的半導(dǎo)體介質(zhì)設(shè)備,其存儲(chǔ)與讀取過(guò)程體現(xiàn)為電子的存儲(chǔ)或釋放,廣泛應(yīng)用于內(nèi)存、U盤(pán)、 消費(fèi)電子、智能終端、固態(tài)硬盤(pán)等領(lǐng)域。?
工作原理?:存儲(chǔ)芯片通過(guò)電子的存儲(chǔ)或釋放來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的存儲(chǔ)與讀取,這一過(guò)程完全依賴于電能。
?應(yīng)用領(lǐng)域?:存儲(chǔ)芯片廣泛應(yīng)用于內(nèi)存、U盤(pán)、消費(fèi)電子、智能終端、固態(tài)硬盤(pán)等領(lǐng)域。
定義
存儲(chǔ)芯片又叫做半導(dǎo)體存儲(chǔ)器,是以半導(dǎo)體電路作為存儲(chǔ)媒介的存儲(chǔ)器,通過(guò)對(duì)存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行電子或電荷的充放電標(biāo)記不同的存儲(chǔ)狀態(tài),從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。
分類
(1)易失性存儲(chǔ)芯片: 這類存儲(chǔ)芯片在斷電后會(huì)丟失其存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。它們通常用于臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù),如運(yùn)行中的程序和處理器的緩存。
RAM(Random Access Memory,隨機(jī)存取存儲(chǔ)器):快速臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ),用于CPU的運(yùn)算處理。DRAM(Dynamic RAM,動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器):需要定期刷新電子信息,以維持存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。SRAM(Static RAM,靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器):不需要定期刷新,比DRAM更快但更貴,常見(jiàn)于高速緩存中。(2)非易失性存儲(chǔ)芯片: 這些芯片即使在沒(méi)有電源的情況下也能長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù),適用于存儲(chǔ)程序代碼和用戶數(shù)據(jù)。
ROM(Read-Only Memory,只讀存儲(chǔ)器):預(yù)先編程的存儲(chǔ)芯片,通常包含不能或難以更改的數(shù)據(jù)。PROM(Programmable ROM,一次性編程的只讀存儲(chǔ)器):可以由用戶編程一次,之后就變成只讀。EPROM(Erasable Programmable ROM,可擦寫(xiě)可編程只讀存儲(chǔ)器):可以通過(guò)紫外線擦除數(shù)據(jù)并重編程。EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM,電可擦寫(xiě)可編程只讀存儲(chǔ)器):可以電流擦除和重編程,操作更加方便。Flash Memory:一種廣泛使用的電腦擦寫(xiě)可編程存儲(chǔ)技術(shù),用于USB閃存驅(qū)動(dòng)器、固態(tài)硬盤(pán)等設(shè)備。NAND Flash:具有高存儲(chǔ)密度、較低的每位成本,適用于大容量存儲(chǔ)。NOR Flash:具有更快的讀取速度,適用于代碼執(zhí)行和較小容量存儲(chǔ)。其中,DRAM、NAND、NOR 是三大主流存儲(chǔ)。存儲(chǔ)芯片按照斷電后數(shù)據(jù)是否丟失, 可分為易失性存儲(chǔ)芯片和非易失性存儲(chǔ)芯片。易失性存儲(chǔ)器斷電后會(huì)丟失數(shù)據(jù),主 要包括DRAM,非易失性存儲(chǔ)器斷電后能保留數(shù)據(jù),主要包括NAND、NOR FLASH。
?分類?:存儲(chǔ)芯片可分為易失性存儲(chǔ)器和非易失性存儲(chǔ)器。易失性存儲(chǔ)器如DRAM和SRAM,斷電后數(shù)據(jù)會(huì)丟失;非易失性存儲(chǔ)器如Flash和EEPROM,斷電后數(shù)據(jù)仍能保存。
存儲(chǔ)芯片的重要性
存儲(chǔ)芯片在半導(dǎo)體市場(chǎng)中占據(jù)重要地位。2023年全球存儲(chǔ)芯片市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到896.01億美元,占整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)的17%,預(yù)計(jì)2024年將增長(zhǎng)至1,297.68億美元,成為半導(dǎo)體營(yíng)收增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。
存儲(chǔ)芯片的技術(shù)發(fā)展
存儲(chǔ)芯片的技術(shù)不斷進(jìn)步,從早期的PROM到現(xiàn)在的Flash,再到新興的鐵電存儲(chǔ)器(FRAM)、相變存儲(chǔ)器(PRAM)等,技術(shù)更新迅速,性能不斷提升。
總結(jié)來(lái)說(shuō),存儲(chǔ)芯片是現(xiàn)代電子設(shè)備中不可或缺的組件,其高效、穩(wěn)定的存儲(chǔ)能力推動(dòng)了信息技術(shù)的發(fā)展。
存儲(chǔ)設(shè)備是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中用于存儲(chǔ)和讀取數(shù)據(jù)的硬件組件,按存儲(chǔ)技術(shù)不同可分為磁性存儲(chǔ)、光學(xué)存儲(chǔ)和半導(dǎo)體存儲(chǔ)。磁性存儲(chǔ),是指利用磁能方式存儲(chǔ)信息的磁介質(zhì)設(shè)備,其存儲(chǔ)與讀取過(guò)程需要磁性盤(pán)片的機(jī)械運(yùn)動(dòng),一般指HDD硬盤(pán)、軟盤(pán)和磁帶;光學(xué)存儲(chǔ)是指用光學(xué)方法從光存儲(chǔ)媒體上讀取和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的一種設(shè)備,一般指DVD光盤(pán)、藍(lán)光光盤(pán)等;存儲(chǔ)芯片,又稱為半導(dǎo)體存儲(chǔ)器,是指利用電能方式存儲(chǔ)信息的半導(dǎo)體介質(zhì)設(shè)備,其存儲(chǔ)與讀取過(guò)程體現(xiàn)為電子的存儲(chǔ)或釋放,廣泛應(yīng)用于內(nèi)存、U盤(pán)、 消費(fèi)電子、智能終端、固態(tài)硬盤(pán)等領(lǐng)域。
存儲(chǔ)芯片屬于半導(dǎo)體中集成電路的范疇,是目前應(yīng)用面最廣、標(biāo)準(zhǔn)化程度最高的集成電路基礎(chǔ)性產(chǎn)品之一。
存儲(chǔ)芯片市場(chǎng)有多大?有何行業(yè)特點(diǎn)?
半導(dǎo)體產(chǎn)品可劃分為集成電路(Integrated Circuits)、分立器件(Discrete Semiconductors)、光電子器件(Optoelectronics)和傳感器(Sensors)。其中集成電路占據(jù)超過(guò)81%的市場(chǎng)份額,光電子器件占比約9%,分立器件占約6%,傳感器約占4%。其中集成電路又可劃分為邏輯器件(Logic Device)、存儲(chǔ)器(Memory Device)、模擬器件(Analog Device)、微處理器(Microprocessor)。邏輯器件和存儲(chǔ)器總共約占集成電路市場(chǎng)份額中的65%,模擬器件約占20%,微處理器約占15%。
根據(jù)WSTS的數(shù)據(jù),2023年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模為5201.26億美元,集成電路占比達(dá)81%, 其中存儲(chǔ)芯片市場(chǎng)規(guī)模為896.01億美元,占整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)的17%,預(yù)計(jì)2024年將重回1,297.68億美元(見(jiàn)下圖:全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模),暴增44.8%,其中DRAM和NAND各占約一半。存儲(chǔ)芯片將是半導(dǎo)體營(yíng)收增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力,占據(jù)整個(gè)半導(dǎo)體市場(chǎng)的22%。
存儲(chǔ)芯片(Memory),主要分為非易失性存儲(chǔ)器(Non-volatile Memory)、易失性存儲(chǔ)器(Volatile Memory)和新型存儲(chǔ)器(非易失性)。非易失性存儲(chǔ)器主要包括PROM(可編程只讀存儲(chǔ)器:EPROM(可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器)、EEPROM(帶電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器))、MROM/Mask ROM(掩模式只讀存儲(chǔ)器)和Flash Memory(閃存:NAND Flash、NOR Flash),即使在斷電后也能保留存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息;易失性存儲(chǔ)器主要包括DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)和SRAM(靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器), 斷電后不會(huì)保存數(shù)據(jù);新型存儲(chǔ)器主要包括FeRAM(鐵電存儲(chǔ)器)、PCRAM(相變存儲(chǔ)器)、ReRAM(電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)和MRAM(磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器)等。
存儲(chǔ)芯片,也被稱為半導(dǎo)體存儲(chǔ)器,是一種以半導(dǎo)體電路為存儲(chǔ)介質(zhì)的記憶設(shè)備,它能夠保存二進(jìn)制數(shù)據(jù)。這種技術(shù)已成為現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)不可或缺的組成部分,憑借其小巧的體積和迅速的存儲(chǔ)速度,在內(nèi)存、U盤(pán)、消費(fèi)電子、智能終端以及固態(tài)存儲(chǔ)硬盤(pán)等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
此外,易失性存儲(chǔ)器與非易失性存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)技術(shù)中的兩大類別。它們?cè)跀?shù)據(jù)存儲(chǔ)方式和特性上有所不同。易失性存儲(chǔ)器,如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM),其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)依賴于電力,一旦電源被切斷,存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)將會(huì)丟失。這類存儲(chǔ)器的訪問(wèn)速度通常非???,因此常被用于計(jì)算內(nèi)存中,以臨時(shí)存儲(chǔ)正在處理的數(shù)據(jù)和程序。
而非易失性存儲(chǔ)器,如閃存(Flash Memory)和只讀存儲(chǔ)器(ROM),其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不依賴于電力,即使電源被斷開(kāi),數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失。此外,還有諸如磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器(MRAM)、鐵電隨機(jī)存儲(chǔ)器(FeRAM)以及相變存儲(chǔ)器(PCM)等新技術(shù)。盡管這類存儲(chǔ)器的訪問(wèn)速度通常較慢,但它們非常適合長(zhǎng)期存儲(chǔ)數(shù)據(jù),例如操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和用戶文件。特別是MRAM等新技術(shù),它們結(jié)合了高速讀寫(xiě)、非易失性和高耐久性等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
存儲(chǔ)芯片行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈解析
上游行業(yè)主要由原材料與半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)商占據(jù),其中原材料涵蓋硅片、光刻膠、CMP拋光液等關(guān)鍵成分,而半導(dǎo)體設(shè)備則包括光刻機(jī)、檢測(cè)與測(cè)試設(shè)備、CVD、刻蝕設(shè)備、清洗設(shè)備等。硅片作為影響芯片性能的關(guān)鍵因素,其產(chǎn)品質(zhì)量及一致性要求極高,純度需接近100%。然而,我國(guó)在高端硅片領(lǐng)域的自主研發(fā)能力尚顯不足,主要集中于中低端市場(chǎng)。光刻膠同樣面臨技術(shù)挑戰(zhàn),其制造工藝難度大且定制化要求高,而我國(guó)目前主要聚焦于g線和i線光刻膠的研發(fā)與生產(chǎn)。此外,高端光刻機(jī)市場(chǎng)幾乎被荷蘭ASML壟斷,我國(guó)在光刻機(jī)國(guó)產(chǎn)化方面仍有長(zhǎng)足進(jìn)步的空間。
中游行業(yè)則是存儲(chǔ)芯片制造廠商的領(lǐng)域,涵蓋芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造及封測(cè)等環(huán)節(jié)。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片以其高技術(shù)壁壘和開(kāi)發(fā)難度而著稱。在商業(yè)模式上,IDM廠商憑借從設(shè)計(jì)到制造的全鏈條能力,擁有顯著的技術(shù)和資金優(yōu)勢(shì)。我國(guó)的長(zhǎng)江存儲(chǔ)便是一個(gè)典型的IDM成功案例,其全產(chǎn)業(yè)鏈布局使得在動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DRAM)領(lǐng)域具有強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。然而,該領(lǐng)域長(zhǎng)期被三星、海力士、美光三家企業(yè)主導(dǎo),市占率高達(dá)95%,我國(guó)企業(yè)在這一領(lǐng)域的突破仍需時(shí)日。
下游行業(yè)則是存儲(chǔ)芯片的應(yīng)用領(lǐng)域,廣泛涵蓋消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信、智能車(chē)載、物聯(lián)網(wǎng)及工業(yè)控制等多個(gè)領(lǐng)域。這些應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展將直接推動(dòng)存儲(chǔ)芯片市場(chǎng)的需求增長(zhǎng)。