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11月27日，三星電子宣布其先進技術研究院（SAIT）與半導體研究所聯合研發團隊在存儲領域取得顛覆性突破——全球首創的鐵電晶體管架構NAND閃存技術，可將現有產品功耗降低96%。該成果已發表于國際頂級學術期刊《自然》（Nature），并被業界視為解決人工智能（AI）數據中心與移動設備能耗危機的關鍵技術。 技術核心：鐵電材料與氧化物半導體的協同創新 傳統NAND閃存通過向存儲單元注入電子實現數據存儲，其容量提升依賴堆疊更多層數，但這一方式導致讀寫功耗隨層數增加呈指數級上升。例如，當前主流的200層以上3D NAND在數據中心場景中，單芯片功耗已突破10瓦，成為制約算力擴展的核心瓶頸。 三星團隊創新性地融合鐵電材料與氧化物半導體，構建出全新存儲單元結構。鐵電材料具有自維持電極化特性，無需持續供電即可保持數據狀態，而氧化物半導體雖存在閾值電壓不穩定的問題，但其極低的泄漏電流特性恰好與鐵電材料的極化控制效應形成互補。研究團隊通過協同設計，使存儲單元串的工作電壓從傳統架構的18V降至0.7V，實現功耗斷崖式下降。 實驗數據顯示，在保持每單元5比特（QLC）高容量存儲能力的前提下，新型架構的讀寫功耗較現有技術降低96%，且數據傳輸速度提升3倍。三星電子SAIT研究員、論文第一作者Yoo Si-jeong表示：“這項技術徹底突破了‘容量提升必導致功耗激增’的行業困局，為革命性SSD（固態硬盤）的研發奠定基礎。” 應用場景：從數據中心到終端設備的全鏈條革新 該技術商業化落地后，將率先應用于三大領域： AI數據中心：以一座配備10萬片NAND芯片的典型數據中心為例，采用新技術后年耗電量可從1.2億度降至480萬度，相當于減少40萬噸二氧化碳排放，同時運營成本直降90%。 移動終端：智能手機等設備的存儲模塊功耗占比將從目前的15%降至不足1%，單次充電續航時間可延長40%以上。 邊緣計算：在自動駕駛、工業物聯網等對能效敏感的場景中，低功耗存儲將顯著提升設備可靠性，減少散熱系統負擔。 市場研究機構TrendForce預測，2025年全球NAND閃存市場規模將達620億美元，其中AI相關需求占比超40%。三星電子憑借此項技術，有望進一步鞏固其32.9%的市場份額領導地位。 技術路線圖：量產進程與長期規劃 三星已啟動該技術的產業化布局： 短期：計劃在2026年推出的第九代V-NAND（286層堆疊）產品中部分導入鐵電架構，目標良率突破85%。 中期：2027年實現400層堆疊NAND與鐵電技術的融合，單芯片容量達4Tb（512GB），較現有產品提升8倍。 長期：瞄準2030年千層以上3D NAND研發，同步推進鐵電材料在DRAM內存中的應用，構建全棧低功耗存儲解決方案。 行業影響：重新定義存儲技術競爭規則 三星此次突破不僅解決了AI時代的能耗難題，更重塑了存儲芯片的技術范式。傳統NAND廠商長期依賴堆疊層數與制程縮小的“摩爾定律式”競爭，而三星通過材料科學與架構創新的“超越摩爾”路徑，開辟了新的技術賽道。 SAIT院長Kim Jae-hong強調：“從全固態電池到內存內計算，三星始終以基礎研究驅動產業變革。此次鐵電NAND的突破，再次證明我們在半導體材料領域的全球領導力。”隨著AI算力需求以每年50%的速度增長，低功耗存儲技術將成為決定未來十年產業格局的關鍵變量。 |
