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人工智能大模型快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)發(fā)展重心正從模型訓(xùn)練加速向推理端落地延伸，全球存儲(chǔ)芯片需求量持續(xù)激增，且需求結(jié)構(gòu)加速向場景化、差異化方向演進(jìn)。推理場景下既要高帶寬匹配高算力需求，又需憑借大容量以承載千億級數(shù)據(jù)，同時(shí)兼顧低功耗和低成本。HBM（High?Bandwidth?Memory，高帶寬內(nèi)存，簡稱HBM）可滿足算力需求，但容量與成本難以支撐大規(guī)模推理場景，DDR5、企業(yè)級固態(tài)硬盤可實(shí)現(xiàn)大容量和低成本，但是帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。在此背景下，HBF（High?Bandwidth?Flash，高帶寬閃存，簡稱HBF）因具備高帶寬、大容量、低成本的優(yōu)勢而引起廣泛關(guān)注，未來將與HBM形成技術(shù)互補(bǔ)，共同滿足算力場景的多元化需求。對此，本文將深入分析HBF的發(fā)展背景、技術(shù)路線及國內(nèi)外研發(fā)布局態(tài)勢，并提出我國發(fā)展HBF產(chǎn)業(yè)的相關(guān)啟示。

一、HBF技術(shù)的發(fā)展背景

（一）受益于AI大模型快速發(fā)展，存儲(chǔ)器市場需求持續(xù)旺盛

隨著AI大模型迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)成為核心生產(chǎn)要素，存儲(chǔ)器作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理和傳輸?shù)拿浇椋袌鲂枨蟪掷m(xù)增長。因任務(wù)目標(biāo)、算力需求和運(yùn)行場景的不同，AI大模型應(yīng)用包含模型訓(xùn)練與模型推理兩大環(huán)節(jié)，其中，訓(xùn)練場景對存儲(chǔ)帶寬有極高要求，HBM憑借高帶寬、低延遲的特性，成為大模型訓(xùn)練場景的首選存儲(chǔ)。據(jù)Yole數(shù)據(jù)顯示，2030年全球HBM市場規(guī)模將達(dá)到980億美元。DDR5、企業(yè)級固態(tài)硬盤因具備大容量、低功耗等優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于推理場景。據(jù)IDC數(shù)據(jù)預(yù)測，2029年中國企業(yè)級固態(tài)硬盤市場規(guī)模將達(dá)到91億美元。

（二）HBM、DDR5及企業(yè)級固態(tài)硬盤在AI大模型推理場景應(yīng)用中各有優(yōu)劣

當(dāng)前，HBM由多個(gè)DRAM芯片3D堆疊而成，具備高帶寬、低延遲、高集成度的優(yōu)勢，但HBM容量小、成本昂貴且高散熱，不適宜大規(guī)模應(yīng)用于推理場景。DDR5成本低、擴(kuò)展性強(qiáng)，但是帶寬瓶頸與延遲偏高，主要應(yīng)用于中小訓(xùn)練場景。企業(yè)級固態(tài)硬盤容量大、成本低但帶寬遠(yuǎn)不足，在大模型推理場景中主要作為輔助存儲(chǔ)。在AI大模型推理場景中，HBM、DDR5、企業(yè)級固態(tài)硬盤三類存儲(chǔ)器均無法同時(shí)滿足高帶寬、大容量、低成本的需求。

（三）HBF有效填補(bǔ)了存儲(chǔ)系統(tǒng)帶寬、容量、成本三者難以兼顧的技術(shù)缺口

HBF由多層NAND芯片（每層包含數(shù)百個(gè)堆疊的3D?NAND單元層）堆疊而成，使用硅穿孔技術(shù)（TSV，Through?Silicon?Via）或CMOS鍵合陣列（CMOS?directly?Bonded?to?Array，CBA）技術(shù)實(shí)現(xiàn)先進(jìn)封裝。從帶寬上看，因其架構(gòu)設(shè)計(jì)與先進(jìn)封裝的雙重優(yōu)勢，HBF單堆棧帶寬較高，可接近HBM的水平。從容量上看，HBF單堆棧容量較大，單位容量成本低于HBM。從功耗上看，由于其非易失存儲(chǔ)特性，無需周期性刷新、功耗更低，能夠?qū)崿F(xiàn)帶寬、容量、成本的最優(yōu)平衡。

（四）HBF技術(shù)目前處于從0到1的關(guān)鍵突破期，仍處在產(chǎn)業(yè)化初期階段

目前，HBF技術(shù)研發(fā)主要由三星、SK海力士、閃迪、鎧俠主導(dǎo)。閃迪提出HBF概念，現(xiàn)已搭建原型開發(fā)平臺(tái)，但尚未推出商業(yè)化產(chǎn)品，預(yù)計(jì)2026年下半年原型產(chǎn)線投產(chǎn)，2027年全面商業(yè)化。SK海力士是全球HBF技術(shù)的核心研發(fā)與標(biāo)準(zhǔn)化主導(dǎo)方之一，首批工程樣片計(jì)劃于2026年下半年推出。三星電子已于2024年啟動(dòng)HBF獨(dú)立技術(shù)研發(fā)，計(jì)劃2027年底推出自研HBF產(chǎn)品。鎧俠已成功研發(fā)出閃存工程樣品，并驗(yàn)證了其可操作性。

（五）在HBM技術(shù)受限背景下，HBF將成為我國存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)突圍新機(jī)遇

我國在芯片領(lǐng)域一直處于被動(dòng)地位，HBM作為高端存儲(chǔ)器，研發(fā)難度更大，技術(shù)壁壘更高。在國外技術(shù)封鎖、專利壟斷、供應(yīng)鏈?zhǔn)芟薜榷嘀刂萍s下，我國尚不具備高端HBM生產(chǎn)制造能力且短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)快速追趕與規(guī)模化量產(chǎn)。在HBF領(lǐng)域，我國廠商長江存儲(chǔ)在3D

NAND堆疊、混合鍵合等核心工藝上具備自主可控的技術(shù)基礎(chǔ)，可依托現(xiàn)有技術(shù)路線及完整供應(yīng)鏈布局HBF，避開HBM專利與工藝短板，實(shí)現(xiàn)換道超車，為國內(nèi)存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)突破封鎖、構(gòu)建自主技術(shù)生態(tài)帶來新的發(fā)展機(jī)遇。

二、HBF技術(shù)路線及國內(nèi)外研發(fā)布局現(xiàn)狀

（一）HBF依托TSV和CBA技術(shù)實(shí)現(xiàn)

HBF通過TSV或CBA技術(shù)實(shí)現(xiàn)多層NAND芯片垂直互聯(lián)，搭配分布式控制器實(shí)現(xiàn)并行訪問，將NAND固有延遲從毫秒級壓縮至微秒級。TSV包括深反應(yīng)離子刻蝕、化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、電鍍等流程，允許電信號在堆疊芯片之間傳遞，實(shí)現(xiàn)芯片之間的垂直互連，提高數(shù)據(jù)傳輸速率。CBA研發(fā)思路為將3D?NAND存儲(chǔ)陣列和CMOS外圍電路進(jìn)行拆分，兩片晶圓分別形成后再通過Cu?Bonding?pads進(jìn)行鍵合。

（二）全球行業(yè)巨頭積極布局HBF領(lǐng)域

SK海力士依托其在HBM堆疊與3D?NAND領(lǐng)域的技術(shù)積累，已發(fā)布HBF測試版，并計(jì)劃推出采用16層NAND堆疊的HBF1樣品。三星電子依托自身在3D?NAND制造與TSV技術(shù)研發(fā)方面的儲(chǔ)備，已啟動(dòng)HBF技術(shù)研發(fā)，計(jì)劃在未來2年內(nèi)將HBF集成到英偉達(dá)、AMD和谷歌的AI產(chǎn)品中。閃迪依托其自研的CBA直接鍵合與BiCS?3D?NAND技術(shù)，現(xiàn)已搭建原型開發(fā)平臺(tái)并完成核心架構(gòu)驗(yàn)證與關(guān)鍵工藝開發(fā)。鎧俠采用其自研的菊花鏈連接技術(shù)和閃存預(yù)取技術(shù)，能有效降低延遲，同時(shí)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)的大容量和高帶寬。

（三）JEDEC¹尚未參與HBF技術(shù)規(guī)范與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定工作

截至目前，全球范圍內(nèi)尚未形成統(tǒng)一的HBF技術(shù)規(guī)范體系，JEDEC也未從事該技術(shù)規(guī)范及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，目前僅由SK海力士、閃迪聯(lián)合推進(jìn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研制工作。據(jù)悉，SK海力士已聯(lián)合閃迪簽署諒解備忘錄，共同布局并推進(jìn)HBF技術(shù)規(guī)范及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，且雙方還牽頭舉辦“HBF規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)化聯(lián)盟啟動(dòng)會(huì)”，集聚產(chǎn)業(yè)相關(guān)資源與力量，持續(xù)完善技術(shù)規(guī)范細(xì)則，穩(wěn)步推進(jìn)HBF技術(shù)規(guī)格的全球標(biāo)準(zhǔn)化，預(yù)計(jì)2027年完成產(chǎn)業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)落地。

（四）我國具備一定的HBF研發(fā)基礎(chǔ)與技術(shù)儲(chǔ)備

HBF作為新興高端存儲(chǔ)器，其研發(fā)需融合3D?NAND高密度堆疊、TSV互連、高帶寬信號傳輸及熱管理等多項(xiàng)前沿技術(shù)，研發(fā)難度較大。我國TSV技術(shù)已實(shí)現(xiàn)從研發(fā)到規(guī)模化量產(chǎn)的跨越，長電科技、通富微電等企業(yè)在TSV技術(shù)領(lǐng)域整體達(dá)到國際先進(jìn)水平，部分指標(biāo)躋身全球第一梯隊(duì)，能為HBF存儲(chǔ)器先進(jìn)封裝提供支撐。我國企業(yè)長江存儲(chǔ)憑借X

tacking鍵合技術(shù)，具備異質(zhì)晶圓直接鍵合能力，與HBF主流CBA路線技術(shù)同源，同時(shí)依托成熟NAND產(chǎn)業(yè)鏈，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)232層3D?NAND穩(wěn)定量產(chǎn)，可為研發(fā)HBF堆疊提供工藝基礎(chǔ)。

（五）我國具備豐富的HBF存儲(chǔ)器落地場景

我國推理需求呈指數(shù)級增長。據(jù)中國信通院人工智能所聯(lián)合中國人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟發(fā)布《大模型推理優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用實(shí)踐研究報(bào)告（2026年）》稱，我國日均Token調(diào)用量兩年增長超1400倍，2026年初突破140萬億。目前，我國已形成互聯(lián)網(wǎng)與原生、政企與行業(yè)核心、智算集群、車載與邊緣計(jì)算、終端與消費(fèi)電子、科研創(chuàng)新六大類推理場景，覆蓋高并發(fā)在線、長文本、多模態(tài)、低延遲、實(shí)時(shí)等需求，應(yīng)用面廣、業(yè)態(tài)類型豐富，為HBF存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)化落地提供充足且多元的應(yīng)用場景。

三、我國發(fā)展HBF的啟示

隨著AI大模型在推理端持續(xù)深化應(yīng)用，HBF存儲(chǔ)器具備廣闊的發(fā)展前景。我國作為全球存儲(chǔ)器領(lǐng)域的積極參與者，應(yīng)積極借鑒國外的成功研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國的實(shí)際需求，推動(dòng)HBF產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

（一）強(qiáng)化科教人才賦能，聚力攻克HBF技術(shù)難題

發(fā)揮我國在教育、科技、人才等方面的資源優(yōu)勢，聚焦HBF領(lǐng)域NAND閃存的3D堆疊良率偏低、物理延遲偏高、軟硬件適配不足等技術(shù)難題，通過“揭榜掛帥”等機(jī)制，鼓勵(lì)企業(yè)、高校、科研院所協(xié)同攻關(guān)，重點(diǎn)支持國內(nèi)HBF研發(fā)制造骨干企業(yè)，加快關(guān)鍵工藝研發(fā)。

（二）前瞻布局專用EDA工具，搶占行業(yè)發(fā)展主動(dòng)權(quán)

當(dāng)前全球尚無HBF專用EDA工具，現(xiàn)階段可依托已有存儲(chǔ)、封裝、電源類EDA工具組合，完成HBF設(shè)計(jì)研發(fā)。伴隨HBF行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)逐步落地完善，我國EDA企業(yè)需提前布局、前置研發(fā)，加快專項(xiàng)工具攻關(guān)儲(chǔ)備，搶占技術(shù)先機(jī)，穩(wěn)固我國在HBF領(lǐng)域發(fā)展主動(dòng)權(quán)。

（三）深耕HBF技術(shù)研究，參與全球標(biāo)準(zhǔn)制定

我國應(yīng)借鑒國際先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，深化在HBF領(lǐng)域的國際化合作，主動(dòng)參與全球技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，聯(lián)合國際龍頭企業(yè)共建統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，確保技術(shù)的可操作性和兼容性，穩(wěn)步提升在HBF領(lǐng)域的影響力，推動(dòng)國內(nèi)HBF技術(shù)穩(wěn)健發(fā)展。

（四）企業(yè)聯(lián)動(dòng)協(xié)作，加速HBF產(chǎn)品落地

當(dāng)前，計(jì)算芯片與HBF在硬件接口、軟件棧、編程模型等方面存在兼容度不足的問題。鼓勵(lì)國內(nèi)計(jì)算芯片企業(yè)與HBF研發(fā)企業(yè)積極對接、深化合作，共同推進(jìn)產(chǎn)品早期研發(fā)、技術(shù)驗(yàn)證與場景應(yīng)用，持續(xù)完善適配生態(tài)，加快推動(dòng)HBF產(chǎn)品落地應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)與商業(yè)化應(yīng)用。

注?釋

^１JEDEC（Joint?Electron?Device?Engineering?Council，聯(lián)合電子管工程委員會(huì)）是全球微電子/半導(dǎo)體行業(yè)非營利、非政府標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)針對主存儲(chǔ)器、閃存和移動(dòng)存儲(chǔ)均制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。

作者介紹

陳靜文

咨詢師

長期關(guān)注以集成電路為代表的新一代信息技術(shù)領(lǐng)域，參與多項(xiàng)集成電路領(lǐng)域課題研究、項(xiàng)目咨詢及評估評審工作。

編輯：張　華?

審核：趙佳菲