記憶體

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記憶體市場全解析:從技術原理到未來趨勢的深度指南

在這個數據爆炸的時代,無論是ChatGPT等AI應用、4K高畫質影音串流,還是自動駕駛技術,背後都仰賴一個關鍵零組件——記憶體(Memory)。作為電子產品的「短期大腦」,記憶體的發展不僅決定設備效能,更牽動著全球科技產業的神經。本文將帶您深入了解記憶體的世界,揭開這個看似抽象卻無所不在的技術神秘面紗。

記憶體是什麼?揭開電子產品的「短期大腦」

記憶體在電腦系統中扮演著如同人類大腦中「短期記憶」的角色,負責暫時儲存正在運算的數據與程式碼。它與我們常聽到的「硬碟」或「SSD」等長期儲存裝置不同,記憶體的特性是速度快但斷電後資料會消失,因此又被稱為「揮發性記憶體」。

DRAM(Dynamic Random Access Memory,動態隨機存取記憶體)是目前市場上最主流的記憶體類型,佔據了記憶體市場近八成的產值。它的運作原理是利用電容儲存電荷來表示0與1的數位訊號,由於電容會自然漏電,需要不斷充電來保持資料,因此稱為「動態」記憶體。

「DRAM就像是百貨公司的試衣間,消費者(CPU)進去試穿衣服(處理資料),用完後空間就會清空讓給下一位使用。」——某知名記憶體工程師如此比喻

除了DRAM之外,市場上還有SRAM(Static RAM,靜態隨機存取記憶體),它速度更快但成本較高,通常用於CPU快取;以及近年興起的DDR5LPDDR5等新一代技術,分別針對伺服器與行動裝置進行優化。

值得一提的是,記憶體產業具有高度的資本密集特性。一座先進的12吋晶圓廠動輒需要數百億台幣的投資,且技術迭代速度極快,從DDR4到DDR5的轉換才剛穩定,DDR6的規格制定已經如火如荼展開。這種「軍備競賽」式的競爭環境,造就了三星、SK海力士、美光三大原廠的寡占格局。

DRAM晶圓廠生產線

記憶體價格波動:供需失衡下的市場現象

「記憶體價格就像海浪,有漲有跌,但長期趨勢是向上的。」這是業界常流傳的一句話。回顧過去二十年,DRAM價格經歷了多次大起大落,形成明顯的「景氣循環」特性。

價格波動的主要驅動因素

從供給端來看,記憶體廠商的擴產計畫往往需要2-3年才能開出產能,但需求端的變化卻可能在短短幾個月內發生劇烈轉變。2020年疫情爆發時,遠距辦公與線上學習需求激增,帶動PC與伺服器用記憶體價格飆漲;然而到了2022年下半年,通膨壓力與庫存修正,又讓價格迅速滑落。

從需求端來看,AI伺服器的爆發性成長成為近期最大變數。根據TrendForce統計,一台AI伺服器的記憶體含量是傳統伺服器的3-5倍,這對DRAM產業來說無疑是巨大的需求引擎。特別是HBM(High Bandwidth Memory,高頻寬記憶體)這種專為AI運算設計的特殊記憶體,單價更是傳統DDR5的數倍以上。

台灣廠商的機會與挑戰

在這波AI浪潮中,台灣記憶體模組廠如威剛、十銓、宇瞻等,憑藉靈活的產品組合與通路優勢,成功搭上順風車。特別是威剛,透過布局PCIe 4.0 SSD與DDR5記憶體,在2023年繳出亮眼的營運成績。此外,台廠在記憶體控制晶片(如晶豪科、鈺創)的技術實力也逐漸受到肯定,成為供應鏈中不可或缺的一環。

然而,挑戰也隨之而來。隨著原廠直營比重提高,加上模組門檻降低,傳統通路品牌的生存空間受到壓縮。如何在產品差異化、服務加值化上找到突破口,將是台廠必須面對的課題。

AI浪潮下的記憶體新商機:HBM成兵家必爭之地

如果說DRAM是記憶體市場的主角,那HBM(High Bandwidth Memory)就是近年最耀眼的明星。隨著AI模型參數量從億級竄升至兆級,傳統記憶體的頻寬已無法滿足GPU的胃口,HBM應運而生。

HBM是什麼?

HBM採用3D堆疊技術,將多個DRAM晶片垂直封裝在一起,透過寬頻的「矽穿孔」(Through Silicon Via)技術連接,實現極高的傳輸頻寬。以目前主流的HBM3為例,頻寬可達819GB/s,是DDR5的數倍以上。雖然成本高昂、製造難度極高,但在AI伺服器領域,HBM已成為標配。

三星、SK海力士、美光三國鼎立

目前全球有能力量產HBM的廠商僅有三星、SK海力士與美光三家。其中,SK海力士憑藉與NVIDIA的緊密合作,率先拿下HBM3的量產主導權;三星則以完整的產品線與產能優勢急起直追;美光則宣布將在2024年推出HBM3E,試圖在這塊高附加價值市場分一杯羹。

根據業界消息,2024年HBM產能已被預購一空,甚至傳出NVIDIA包下SK海力士明年大部分的HBM3E產能。這種「鎖產」現象,凸顯HBM在AI時代的戰略地位。

台灣供應鏈的切入點

雖然HBM本體由三大原廠主導,但台灣在封裝、測試、散熱等周邊領域仍有機會。例如,台積電負責HBM的CoWoS先進封裝;日月光、頎邦提供封裝測試;奇鋐、雙鴻等散熱廠則受惠於HBM高發熱的特性,帶動均熱片、水冷板等需求升溫。

HBM高頻寬記憶體3D堆疊

DDR5 與 LPDDR5:新一代記憶體技術解析

除了HBM之外,DDR5與LPDDR5也是近年記憶體產業的重要進展。這兩項技術分別針對高效能運算與行動裝置進行優化,代表著記憶體技術的演進方向。

DDR5:伺服器與桌機的性能躍升

DDR5是DDR4的正統接班人,於2020年正式推出。相較於DDR4,DDR5的傳輸速率從3200MT/s提升至4800MT/s起跳,頻寬增加50%;單條容量也從16GB提升至64GB,更支援更高的通道數,大幅強化伺服器的擴充能力。

對終端使用者來說,DDR5帶來的不只是數字上的提升。在遊戲應用中,更高的頻寬意味著更流暢的畫面更新;在影音剪輯與3D渲染中,更大的容量與速度則能縮短等待時間,提升工作效率。目前Intel第12代以上、AMD Ryzen 7000系列以上的平台都已全面支援DDR5,價格也逐漸親民化,成為市場主流。

LPDDR5:行動裝置的省電利器

LPDDR5(Low Power DDR5)則是針對手機、平板等行動裝置設計的低功耗版本。除了速度提升,LPDDR5導入了「動態頻率調整」技術,可根據工作負載自動調整頻率,進一步節省電力。

2023年上市的高階Android手機與iPhone 15 Pro系列都已採用LPDDR5X(LPDDR5的強化版),搭配UFS 4.0儲存技術,讓手機的多工處理能力