隨著人工智能技術，尤其是大語言模型、多模態模型和邊緣AI應用的廣泛落地，企業不僅對算力提出了更高的要求，對存儲系統的要求也發生了根本性轉變。傳統的存儲架構在面對AI工作負載時，往往在帶寬、延遲、容量、能耗和持久性之間難以兼顧，極易形成“存儲墻”瓶頸。AI訓練與推理不僅需要海量數據的高吞吐訪問，更要求存儲系統具備低延遲、高耐用、非易失和存算一體等能力。

目前，以NAND Flash為核心的全閃存存儲架構已經成為智算中心的主力存儲，雖然在性能上全閃存取得了巨大進步，但是面對指數級增長的AI工作負載，仍然存在性能、能耗等瓶頸，這也加速推動了新一代存儲介紹研發的進程。

目前，以MRAM、PCM、ReRAM、FRAM以及新興的“破曉”皮秒閃存為代表的新型存儲介質，正逐步從實驗室走向產業化，成為支撐下一代智能系統的關鍵技術底座。本篇文章，我們將對下一代的存儲介質進行一下盤點。

1. 磁變存儲器（MRAM）：非易失與高速的黃金組合

MRAM利用電子自旋進行數據存儲，兼具SRAM級速度與Flash級非易失性，尤其適合作為緩存、嵌入式存儲和存儲級內存使用。STT-MRAM與SOT-MRAM是目前主流技術路線，后者在速度、耐用性和微縮性方面更具優勢。

2025年，三星推出14nm eMRAM專為車載AI系統設計，具備超低寫入能耗和高可靠性。臺積電也優化了STT-MRAM工藝，與NXP合作推動其在邊緣AI設備中的應用。國內如致真存儲、海康馳拓等企業已實現量產，青島海存微電子正在建設國內首條8英寸MRAM后道產線，預計2025年底通線。

在AI系統中，MRAM可作為模型參數的持久化緩存，顯著減少從NAND加載的延遲，提升推理響應速度。

2. 相變存儲器（PCM）：填補DRAM與NAND之間的鴻溝

PCM利用硫系材料在晶態與非晶態之間的電阻變化存儲數據，具備接近DRAM的寫入速度、優于NAND的耐用性，以及高密度潛力。英特爾與美光曾推動3D XPoint技術，雖已退出市場，但行業仍在探索其替代方案。

國內方面，北京時代全芯、新存科技、中科院上海微系統所等單位已在PCM芯片研發與量產方面取得突破。新存科技于2024年實現64Gb三維相變存儲器“NM101”量產，基于華中科技大學繆向水團隊的93項核心專利，為中國存儲自主可控奠定基礎。

PCM適用于AI訓練中的數據緩存、模型快照存儲，以及在神經形態計算中作為突觸器件，實現存算一體。

3. 阻變存儲器（ReRAM）：AI芯片的“存算融合引擎”

ReRAM通過電壓調控介質電阻狀態實現存儲，具備結構簡單、高密度、多位存儲等優勢，尤其適合存算一體架構。其快速讀寫（<100ns）、高耐久和低功耗特性，使其成為AI加速芯片的理想選擇。

億鑄科技等國內企業已在ReRAM存算一體芯片領域布局，2025年新增30余項專利，并參與國家技術標準制定。中芯國際、臺積電等代工廠也在推進ReRAM工藝平臺建設。

ReRAM可部署于AI推理卡、邊緣計算設備中，實現矩陣乘加運算的存內執行，徹底突破“內存墻”限制。

4. 鐵電存儲器（FRAM）：高可靠與低功耗的極致平衡

FRAM憑借鐵電材料的極化特性實現快速讀寫與非易失存儲，在智能電表、醫療電子、工業控制等對可靠性與功耗極為敏感的場景中不可替代。德國FMC公司與Neumonda合作建設FeRAM產線，國內無錫舜銘存儲也實現非專用晶圓廠代工FRAM，推動其在汽車電子與AIoT中的應用。

在AI系統中，FRAM可用于存儲關鍵配置參數、模型元數據，確保系統在極端環境下仍能快速啟動與穩定運行。

5. 破曉（PoX）皮秒閃存：顛覆傳統架構的“未來之星”

2025年4月，復旦大學周鵬-劉春森團隊發布“破曉”皮秒閃存，其擦寫速度達400皮秒，超越SRAM，實現存儲與計算速度相當。該技術有望徹底消除存儲層級，實現統一內存架構，支持AI大模型在終端設備中的本地部署。

盡管商用尚需時間，但PoX代表了存儲技術的終極方向之一：在速度、能耗與集成度上全面超越現有技術，為下一代AI系統提供底層支撐。

未來展望：存儲與AI的協同進化

筆者認為，未來五年，隨著AI應用向邊緣端、終端和垂直行業滲透，存儲系統將呈現以下發展趨勢：

一是異構集成：MRAM、PCM、ReRAM等將與CPU/GPU/XPU通過3D堆疊、芯粒（Chiplet）等技術深度融合；

二是存算一體：ReRAM、PCM等將成為神經形態計算、存內計算的核心器件，重構AI硬件架構；

三是標準化與生態建設：中國在新型存儲領域已具備專利與產能基礎，需加快技術標準制定與產業鏈協同；

四綠色存儲：AI數據中心能耗壓力下，低功耗非易失存儲將成為必然選擇。

不難發現，存儲不再是數據的被動容器，而是智能系統的核心組成部分。在AI大模型推動下，MRAM、PCM、ReRAM、FRAM、PoX等新型存儲介質正逐步走出實驗室，成為支撐萬億參數模型、自動駕駛、工業物聯網等關鍵場景的基石技術。在這一進程中，中國企業如致真存儲、新存科技、億鑄科技等已在部分領域實現突破，充分展現出與國際巨頭同臺競技的實力。