英偉達(dá)聯(lián)手三星攻堅(jiān)鐵電NAND，破解AI算力與能耗雙重死結(jié)

當(dāng)前，存儲(chǔ)芯片的供需矛盾已演變?yōu)橹萍s行業(yè)發(fā)展的核心瓶頸。

3月13日消息，據(jù)韓國(guó)《首爾經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》最新報(bào)道，英偉達(dá)已正式攜手三星電子，共同組建聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)，全力加速“鐵電NAND”（Ferroelectric NAND）的商業(yè)化進(jìn)程。

當(dāng)前，全球存儲(chǔ)市場(chǎng)正經(jīng)歷前所未有的震蕩。市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Omdia最新數(shù)據(jù)顯示，全球NAND供應(yīng)量在2022年觸及2138.7萬(wàn)片晶圓的峰值后一路下滑，預(yù)計(jì)2026年將跌至1540.8萬(wàn)片，即便到2028年也難以恢復(fù)至1761萬(wàn)片水平，遠(yuǎn)無(wú)法匹配AI爆發(fā)帶來(lái)的指數(shù)級(jí)需求。供需失衡直接導(dǎo)致價(jià)格飆升，僅今年第一季度，NAND閃存價(jià)格環(huán)比漲幅就高達(dá)90%。

更為緊迫的是，英偉達(dá)下一代AI加速器“Vera Rubin”計(jì)劃引入名為“推理上下文內(nèi)存存儲(chǔ)”（ICMS）的新型架構(gòu)，據(jù)估算，僅此一項(xiàng)技術(shù)對(duì)NAND的需求就將占據(jù)全球總產(chǎn)量的9.3%。若無(wú)法解決供應(yīng)問題，英偉達(dá)的算力交付將面臨中斷風(fēng)險(xiǎn)。與此同時(shí)，AI數(shù)據(jù)中心的“電力危機(jī)”同樣迫在眉睫。國(guó)際能源署預(yù)測(cè)，全球AI耗電量將從2024年的450太瓦時(shí)激增至2030年的950太瓦時(shí)。

在此背景下，鐵電NAND被視為能夠同時(shí)破解“容量短缺”與“功耗爆炸”兩大難題的重要技術(shù)之一。與傳統(tǒng)基于硅材料的NAND不同，鐵電NAND利用鐵電材料的獨(dú)特物理特性——無(wú)需施加外部高電壓即可保持正負(fù)極化狀態(tài)。這意味著，用鐵電材料替代硅，不僅能將工作電壓大幅降低，從而最多減少96%的功耗，還能因低電壓特性實(shí)現(xiàn)更高密度的堆疊。

目前，三星電子的NAND堆疊層數(shù)約為200至300層，而鐵電技術(shù)的成熟有望將這一數(shù)字推升至1000層以上。這種量級(jí)的密度提升，將徹底改變存儲(chǔ)芯片的物理形態(tài)，為AI大模型提供近乎無(wú)限的本地存儲(chǔ)空間，同時(shí)極大緩解數(shù)據(jù)中心的散熱與供電壓力。

為了攻克鐵電材料復(fù)雜的物理特性并找到最優(yōu)器件結(jié)構(gòu)，英偉達(dá)與三星的合作不僅限于硬件制造，更引入了強(qiáng)大的AI輔助研發(fā)能力。雙方聯(lián)合開發(fā)了一套專用AI算法，能夠?qū)⒉牧戏治雠c結(jié)構(gòu)模擬的速度較傳統(tǒng)方法提升一萬(wàn)倍。這種“用AI設(shè)計(jì)AI硬件”的模式，極大地縮短了從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)的周期。

在專利布局上，過去12年間，三星在鐵電器件領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量高達(dá)255項(xiàng)，占比27.8%，超越英特爾、SK海力士及臺(tái)積電等巨頭，位居全球第一。去年年底，三星已成功展示“用于低功耗NAND閃存的鐵電晶體管”，此次與英偉達(dá)的深度綁定，旨在加速該技術(shù)的商業(yè)化落地。

英偉達(dá)此次“下場(chǎng)”造芯，是其構(gòu)建全棧AI生態(tài)的關(guān)鍵一步。此前，英偉達(dá)已通過投資硅光子學(xué)企業(yè)Lumentum Holdings、建立“英偉達(dá)加速量子研究中心”（NVAQC）等舉措，不斷拓寬技術(shù)邊界。如今聯(lián)手三星攻堅(jiān)鐵電NAND，更是其確保未來(lái)十年算力霸權(quán)的戰(zhàn)略底牌。