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存储芯片分类及应用详解

一、 按核心技术原理分类(最核心的分类)

这是最根本的分类方式,取决于存储单元的工作原理和断电后数据是否保留。


1. 易失性存储器

特点: 断电后数据丢失。需要持续通电才能保持数据。速度通常很快,用作系统的主内存或高速缓存。


RAM


DRAM:


原理: 利用电容存储电荷来代表数据(0或1)。由于电容会漏电,需要定时“刷新”(Refresh),故称为动态RAM。


特点: 容量大、成本低、速度较快,但功耗相对较高。


主要产品: 电脑的内存条、手机的运行内存。常见的规格有DDR4、DDR5、LPDDR4/5(用于移动设备)等。


SRAM:


原理: 利用晶体管构成的双稳态电路存储数据,无需刷新,故称为静态RAM。


特点: 速度极快(比DRAM快得多),功耗低,但结构复杂、成本高、容量小。


主要应用: CPU内部的高速缓存。


2. 非易失性存储器

特点: 断电后数据永久保存。速度通常慢于RAM,用于长期存储数据和程序。


ROM


传统ROM: 掩膜ROM,出厂时数据固化,完全不可改写。


PROM: 可编程ROM,用户可编程一次。


EPROM: 可擦除可编程ROM,用紫外线照射擦除。


EEPROM:


原理: 电可擦除可编程ROM。可以按字节擦写。


特点: 擦写速度慢,寿命有限(约10万-100万次)。


应用: 存储小量需频繁修改的数据,如BIOS设置、芯片的配置信息。


Flash Memory


原理: EEPROM的改进版本,以“块”为单位进行擦除和编程,大大提高了效率。


NOR Flash:


特点: 支持XIP,即代码可以直接在芯片内执行,读取速度快,但写入和擦除速度慢,容量小,成本高。


应用: 主要用于存储启动代码、固件、操作系统内核等需要直接运行的关键程序。


NAND Flash:


特点: 存储密度高、容量大、成本低、写入和擦除速度快,但不支持XIP,数据以页为单位管理,存在读写延迟。


应用: 所有大容量存储设备的核心。


SLC/MLC/TLC/QLC: 指每个存储单元存储的比特数(1/2/3/4)。SLC最快最耐用但最贵;QLC容量最大最便宜,但速度和寿命相对较低。


产品形态: SSD固态硬盘、U盘、各类存储卡、手机/平板内置存储。


新兴/特殊非易失性存储器


3D XPoint / Optane: 介于DRAM和NAND之间,速度快、延迟低、耐用性极高,但成本高昂。


FRAM / MRAM / RRAM / PCRAM: 下一代存储技术,追求兼有SRAM的速度、DRAM的容量和Flash的非易失性,目前多用于利基市场或嵌入式领域。


二、 按主流应用场景和产品形态分类(更直观的分类)


应用层级主要类型产品示例作用
主内存/运行内存DRAMDDR内存条、LPDDR手机内存临时存放CPU正在处理的数据和程序,速度要求最高
高速缓存SRAMCPU内部的一级、二级、三级缓存在CPU和主内存之间缓冲数据,追求极致速度
大容量存储NAND FlashSSD固态硬盘、eMMC/UFS、存储卡、U盘长期、海量存储操作系统、应用程序、个人文件等。
代码存储/启动NOR FlashBIOS芯片、嵌入式设备启动芯片存储并允许CPU直接执行启动代码、固件等关键程序。
参数/配置存储EEPROM主板CMOS芯片、传感器校准数据存储存储需要频繁小量修改的系统配置信息。
显卡内存GDDRGDDR6/GDDR6X显存一种为图形处理优化的高性能DRAM,拥有极高带宽。
专业/利基市场特殊DRAM、新型非易失存储器等网络设备缓存、汽车电子、工业控制等满足特定领域的可靠性、实时性或耐用性要求。


总结


核心分野:易失性(DRAM/SRAM) 和 非易失性(NAND/NOR Flash) 是两条主线。


市场格局:


DRAM 和 NAND Flash 构成了存储芯片市场的绝对主体,技术由三星、SK海力士、美光等少数巨头主导。


NOR Flash、SRAM、EEPROM等属于容量较小但不可或缺的利基市场。


技术趋势:


堆叠与集成:HBM(高带宽内存)、3D NAND通过垂直堆叠提升性能和容量。


存算一体:探索将存储和计算单元融合,以突破“内存墙”瓶颈。


新型非易失存储器:寻找能替代DRAM和NAND的下一代全能型选手。


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