功耗最高或降低96%！英伟达三星携手押注铁电NAND，冲刺1000层堆叠

芯东西（公众号：aichip001）
编译 刘煜
编辑 陈骏达

芯东西3月13日消息，3月12日，据《首尔经济日报》报道，英伟达与三星将联手研发铁电NAND，铁电NAND可实现最高1000层堆叠，功耗最高降低96%，对于包括英伟达在内的科技巨头而言，研发铁电NAND有望同时解决存储芯片短缺与AI数据中心电力危机两大难题。

市场研究机构Omdia称，全球NAND供应量在2022年达到2138.7万片晶圆的峰值，预计今年将降至1540.8万片。即便到2028年，供应量也仅能恢复至1761万片，远跟不上AI算力激增的需求。

英伟达计划在下一代Vera Rubin架构的系统中，采用名为推理上下文存储（ICMS） 的新型NAND器件，该计划所需NAND占全球总需求的9.3%。而目前NAND短缺加剧，仅今年第一季度其价格就环比大涨90%。

▲Vera Rubin系统图（图源：英伟达官网）

不仅如此，AI算力的电力供应危机也在持续恶化。国际能源署（IEA）称，全球AI数据中心耗电量预计从2024年的450太瓦时左右升至今年的550太瓦时，到2030年将达到950太瓦时，近乎翻倍。

现阶段，硅是制作包括NAND在内的半导体器件的主流材料，需要较高电压才能实现电极分离与信息处理。而铁电材料无需高电压，即可实现正负极分离的极化状态。

用铁电材料替代硅，仅使用更低的电压就能支持更高密度堆叠，提升NAND的存储容量，同时也能大幅降低NAND自身功耗。

为解析铁电材料复杂的材料特性、设计最优器件结构以及充分发挥铁电材料的优势，英伟达与三星共同开发了新的AI技术，该AI技术分析速度较现有方法提升1万倍。

去年，英伟达宣布计划设立新型计算基础设施——加速量子计算（NVAQC）研究中心，同时与相关企业相合作。值得一提的是，该设施将GPU与量子处理器（QPU）相结合，能使量子计算相关任务的整体运行效率最大化。

韩国特许厅（韩国主管知识产权事务的核心行政机构）称，过去的12年间，在韩国、美国、中国、日本和欧盟五大核心专利区域中，三星电子发布的铁电器件专利申请量位居首位，达到了255件，占比27.8%。

据《首尔经济日报》发布的业内消息称，目前，三星电子NAND堆叠技术已达200–300层级别，未来将使用铁电材料冲击1000层堆叠的核心技术。

2025年11月，三星在国际权威期刊《自然》（Nature）杂志上发布了《用于低功耗NAND闪存的铁电晶体管》文章，并正在推动该款产品快速量产，以应对日益增长的AI存储需求。

除了科技巨头企业在铁电NAND的研究上有突破之外，中国的科研团队对其的研究也实现重要进展。

今年2月，北京大学邱晨光、彭练矛团队于全球顶刊《科学》（Science）的官方子刊《科学进展》（Science Advances）上发表论文，论文称该团队已研发出全球最小的1nm铁电晶体管。由此可见，铁电器件领域的技术竞争同样激烈。

结语：巨头抱团，铁电NAND研发量产未来可期

目前，为避免AI算力芯片因存储供应不足导致供应中断，同时缓解AI数据中心客户的成本压力，英伟达正跳出单纯的供货合作模式，深化与三星的前瞻性技术联合研发，铁电NAND的量产或许能加速实现。

随着AI算力核心从传统GPU逐步向高带宽存储器（HBM）、NAND闪存等存储芯片延伸，AI数据中心的发展愈发依赖产业链上下游协同。对建设和发展AI数据中心而言，升级存储芯片已成为不可或缺的环节之一。