功耗最高或降低96%！英偉達三星攜手押注鐵電NAND，沖刺1000層堆疊

芯東西（公眾號：aichip001）
編譯 劉煜
編輯 陳駿達

芯東西3月13日消息，3月12日，據《首爾經濟日報》報道，英偉達與三星將聯手研發鐵電NAND，鐵電NAND可實現最高1000層堆疊，功耗最高降低96%，對于包括英偉達在內的科技巨頭而言，研發鐵電NAND有望同時解決存儲芯片短缺與AI數據中心電力危機兩大難題。

市場研究機構Omdia稱，全球NAND供應量在2022年達到2138.7萬片晶圓的峰值，預計今年將降至1540.8萬片。即便到2028年，供應量也僅能恢復至1761萬片，遠跟不上AI算力激增的需求。

英偉達計劃在下一代Vera Rubin架構的系統中，采用名為推理上下文存儲（ICMS） 的新型NAND器件，該計劃所需NAND占全球總需求的9.3%。而目前NAND短缺加劇，僅今年第一季度其價格就環比大漲90%。

▲Vera Rubin系統圖（圖源：英偉達官網）

不僅如此，AI算力的電力供應危機也在持續惡化。國際能源署（IEA）稱，全球AI數據中心耗電量預計從2024年的450太瓦時左右升至今年的550太瓦時，到2030年將達到950太瓦時，近乎翻倍。

現階段，硅是制作包括NAND在內的半導體器件的主流材料，需要較高電壓才能實現電極分離與信息處理。而鐵電材料無需高電壓，即可實現正負極分離的極化狀態。

用鐵電材料替代硅，僅使用更低的電壓就能支持更高密度堆疊，提升NAND的存儲容量，同時也能大幅降低NAND自身功耗。

為解析鐵電材料復雜的材料特性、設計最優器件結構以及充分發揮鐵電材料的優勢，英偉達與三星共同開發了新的AI技術，該AI技術分析速度較現有方法提升1萬倍。

去年，英偉達宣布計劃設立新型計算基礎設施——加速量子計算（NVAQC）研究中心，同時與相關企業相合作。值得一提的是，該設施將GPU與量子處理器（QPU）相結合，能使量子計算相關任務的整體運行效率最大化。

韓國特許廳（韓國主管知識產權事務的核心行政機構）稱，過去的12年間，在韓國、美國、中國、日本和歐盟五大核心專利區域中，三星電子發布的鐵電器件專利申請量位居首位，達到了255件，占比27.8%。

據《首爾經濟日報》發布的業內消息稱，目前，三星電子NAND堆疊技術已達200–300層級別，未來將使用鐵電材料沖擊1000層堆疊的核心技術。

2025年11月，三星在國際權威期刊《自然》（Nature）雜志上發布了《用于低功耗NAND閃存的鐵電晶體管》文章，并正在推動該款產品快速量產，以應對日益增長的AI存儲需求。

除了科技巨頭企業在鐵電NAND的研究上有突破之外，中國的科研團隊對其的研究也實現重要進展。

今年2月，北京大學邱晨光、彭練矛團隊于全球頂刊《科學》（Science）的官方子刊《科學進展》（Science Advances）上發表論文，論文稱該團隊已研發出全球最小的1nm鐵電晶體管。由此可見，鐵電器件領域的技術競爭同樣激烈。

結語：巨頭抱團，鐵電NAND研發量產未來可期

目前，為避免AI算力芯片因存儲供應不足導致供應中斷，同時緩解AI數據中心客戶的成本壓力，英偉達正跳出單純的供貨合作模式，深化與三星的前瞻性技術聯合研發，鐵電NAND的量產或許能加速實現。

隨著AI算力核心從傳統GPU逐步向高帶寬存儲器（HBM）、NAND閃存等存儲芯片延伸，AI數據中心的發展愈發依賴產業鏈上下游協同。對建設和發展AI數據中心而言，升級存儲芯片已成為不可或缺的環節之一。