2025非易失性（NVM）存儲技術分析

新興的非易失性存儲器（NVM）市場正進入以嵌入式應用為主導的新增長階段。到 2030 年，該市場總收入預計將達到 36 億美元，2024 年至 2030 年期間的複合年增長率（CAGR）約為 45%。

儘管隨着英特爾（Intel）退出 3D XPoint 領域，獨立式（stand-alone）產品的發展勢頭有所減弱，但嵌入式技術（如嵌入式磁阻式隨機存取存儲器 eMRAM、嵌入式相變存儲器 ePCM 和嵌入式電阻式隨機存取存儲器 eRRAM）卻在可穿戴設備、物聯網（IoT）設備、連接設備以及邊緣人工智能（edge-AI）設備中獲得廣泛關注，且在汽車和工業市場的應用速度正不斷加快。

嵌入式非易失性存儲器（Embedded NVM）的收入預計將從 2024 年的 1.4 億美元增長到 2030 年的 33 億美元以上；晶圓產量將從 2024 年約 8 千片 / 月（KWPM）擴大到 2030 年的 13 萬片 / 月以上，複合年增長率約為 59%。

在微控制器（MCU，包括安全集成電路）、模擬集成電路（analog ICs）、顯示驅動器以及其他設計等大批量應用場景的推動下，嵌入式電阻式隨機存取存儲器（eRRAM）有望成為主流的新興非易失性存儲器。

在 28 納米及以下製程的微控制器（MCU）領域，嵌入式非易失性存儲器的應用正逐步興起 —— 由於該製程缺乏具備成本競爭力的嵌入式閃存（eFlash）解決方案，這為嵌入式非易失性存儲器創造了明確的市場機遇。2024 年，嵌入式非易失性存儲器在微控制器出貨量中的佔比僅約為 4%，但預計到 2030 年這一滲透率將達到約 24%。

這一增長趨勢將由電阻式隨機存取存儲器（RRAM）推動：作為一種具備可擴展性且性價比高的嵌入式閃存替代方案，RRAM 將與針對性部署的磁阻式隨機存取存儲器（MRAM）和相變存儲器（PCM）形成互補。

汽車領域仍將是嵌入式非易失性存儲器的主要應用板塊；與此同時，2025 年將成為安全集成電路（受英飛凌 Infineon 推動）和工業級微控制器強勁增長的起點，瑞薩電子（Renesas，其產品 RA8P1）、新唐科技（Nuvoton）等新入局企業預計將加速該技術的應用普及。不過，由於 28 納米以下製程設計的稀缺性，消費電子領域對嵌入式非易失性存儲器的需求量預計仍將保持有限。

IDM推動嵌入式非易失性存儲器（eNVM）突破平面 CMOS 技術，邁向 10 納米級鰭式場效應晶體管（FinFET）節點，中國則進入早期產業化階段

隨着代工廠與集成器件製造商（IDM）推動技術突破 28/22 納米平面 CMOS 工藝，邁向 10 納米級鰭式場效應晶體管（FinFET）節點，嵌入式非易失性存儲器（eNVM）的技術路線圖正快速推進。臺積電（TSMC）憑藉嵌入式磁阻式隨機存取存儲器（eMRAM）與嵌入式電阻式隨機存取存儲器（eRRAM）的大批量生產，已確立明確的領先地位，且正為 2025 年及以后的市場佈局 12 納米 FinFET 工藝的電阻式隨機存取存儲器（RRAM）與磁阻式隨機存取存儲器（MRAM）。

三星（Samsung）、格芯（GlobalFoundries）、聯電（UMC）及中芯國際（SMIC）也在加速 MRAM、RRAM 與相變存儲器（PCM）領域的研發進程，其技術路線圖既瞄準通用型微控制器（MCU），也覆蓋汽車等高性能應用場景。意法半導體（STMicroelectronics）是目前唯一全力投入 PCM 研發的 IDM 企業，正逐步擴大面向工業級與汽車級微控制器的嵌入式 PCM 解決方案的產能。

與此同時，嵌入式內存內計算與近內存計算（IMC）技術也日益受到關注，TetraMem 等初創企業以及與 SK 海力士（SK hynix）的合作項目均展現出良好發展勢頭。中國非易失性存儲器（NVM）產業格局也在持續演變，行業重心正從學術原型研發轉向早期產業化。真存科技（Truth Memory）、憶芯科技（InnoMem）、海康存儲（Hikstor）、融易通（Reliance）等本土企業正推進 MRAM 與 RRAM 技術研發，中芯國際則在擴大嵌入式與分立型 NVM 的產能規模。值得關注的里程碑事件包括高壓電阻式隨機存取存儲器（HV-RRAM）實現量產，以及 Numemory 等初創企業推出新興的存儲級內存（SCM）產品。

RRAM成為主流 「夠用即優」 的解決方案，相變存儲器（PCM）與磁阻式隨機存取存儲器（MRAM）則定位高端高要求應用場景

嵌入式電阻式隨機存取存儲器（RRAM）正逐漸成為用途最廣泛、性價比最高的 「夠用即優」（good enough）選擇，在汽車、安全集成電路（secure ICs）、射頻系統級芯片（RF SoCs）及顯示驅動器等領域的應用不斷增加。英飛凌（Infineon）採用臺積電（TSMC）技術的 28 納米 Aurix 系列微控制器（MCU），已證實了 RRAM 在汽車領域的應用可行性。

在先進雙極型 - 互補金屬氧化物半導體 - 雙重擴散金屬氧化物半導體（BCD）節點的模擬集成電路（analog ICs）領域，RRAM 也成為主流候選技術。臺積電、格芯（GlobalFoundries）、聯電（UMC）及安森美（onsemi）等企業，正針對電源管理、傳感器及通信設備，開發 65-22 納米制程的 RRAM 應用平臺。RRAM 兼具低成本、高可擴展性及適配模擬集成電路的特性，這使其成為嵌入式閃存（eFlash）的主流替代技術，在先進 BCD 節點領域表現尤為突出。憑藉這些競爭優勢，RRAM 有望在本十年結束前，成為嵌入式領域應用範圍最廣的技術之一。

嵌入式磁阻式隨機存取存儲器（MRAM）已在消費電子和邊緣設備中獲得關注，應用場景從早期的可穿戴設備、物聯網（IoT）設備，逐步拓展至邊緣人工智能（edge AI）領域。MRAM 具備出色的速度、耐久性與可擴展性，加之可靠性高、功耗低的特點，在汽車領域的應用率正不斷提升。不過，MRAM 仍面臨諸多挑戰，包括磁抗干擾性問題、額外的屏蔽成本，以及在多樣化應用場景中可擴展性有限等。儘管部分企業正轉向嵌入式電阻式隨機存取存儲器（eRRAM）以解決這些問題，但對於汽車微控制器（MCU）這類設備安裝位置可預測的明確應用場景，MRAM 依舊具備極高的適配性。

嵌入式相變存儲器（PCM）的發展仍主要由意法半導體（STMicroelectronics）推動。其 xMemory 解決方案能為汽車級 MCU 提供高密度（最高 40-60MB）存儲與高穩定性；而與三星代工廠（Samsung foundry）聯合開發的 18 納米全耗盡型絕緣體上硅（FDSOI）製程 PCM 技術，將在 2025 年后推動 PCM 向工業及通用市場拓展。PCM 具備存儲單元尺寸小、在惡劣環境下數據保持能力強的優勢，這使其在汽車級應用場景中極具吸引力。