在過去幾十年裡,NAND快閃記憶體(以下簡稱NAND)一直被視為半導體產業中那個不太性感的表親。相較於其兄弟DRAM(動態隨機存取記憶體)在AI訓練伺服器中憑藉HBM(高頻寬記憶體)大放異彩,NAND似乎總與週期性強、利潤微薄的消費性電子產品,如智慧型手機和個人電腦,緊密相連。然而,一場由人工智慧引發的結構性變革正在悄然上演。當全球科技巨頭的戰場從AI模型的「訓練」轉向大規模的「推論」應用時,NAND正從幕後配角一躍成為舞台中央的主角。這場變革不僅重塑了記憶體市場的權力版圖,也為身處全球科技供應鏈關鍵位置的台灣,帶來了全新的機遇與挑戰。這是否意味著,投資者長期以來對NAND的偏見,即市場 fragmented(分散)、與AI關聯度低、過度依賴消費市場的看法,已經過時?NAND的黃金時代真的來臨了嗎?
一、告別舊時代:從消費電子週期到AI基礎設施支柱
要理解NAND的轉變,我們必須先回顧它的過去。NAND的誕生是為了提供一種比DRAM成本更低、斷電後仍能保存資料的非揮發性儲存方案。從早期的USB隨身碟、數位相機記憶卡,到後來智慧型手機和筆記型電腦的普及,NAND的需求始終由消費性電子產品主導。這個市場的特性就是「價格彈性極高」:價格下跌刺激容量升級,容量升級帶動位元需求成長(Bit Growth)。這也導致了NAND產業的宿命——殘酷的價格戰與劇烈的景氣循環。廠商們透過不斷堆疊層數(從2D轉向3D NAND)來降低單位成本,但一不小心就會陷入產能過剩、價格崩盤的泥淖。2022年至2023年的產業寒冬,便是這種模式的極致體現,當時各大廠商虧損嚴重,被迫大幅減產。
然而,生成式AI的浪潮,特別是從訓練走向推論的階段,徹底改變了遊戲規則。
訓練 vs. 推論:記憶體需求的大不同
我們可以將AI運作分為兩個核心階段:
1. 訓練(Training):這個階段就像是教一個學生讀書。需要將海量的資料(如整個網路的文本、圖片)一次性灌輸給AI模型,讓它學習和建立關聯。這個過程需要極高的運算速度和頻寬,以便GPU能夠快速存取資料進行平行運算。這正是DRAM,特別是與GPU封裝在一起的HBM的用武之地。HBM就像GPU身邊的超高速「暫存記憶體」,反應速度是關鍵。
2. 推論(Inference):這個階段則像是學生學成後的「開卷考試」。當使用者提出一個問題(Prompt)時,AI模型需要迅速從龐大的知識庫中,提取、比對、生成最相關的答案。這個過程的特點是需要頻繁、快速地讀取大量已經訓練好的模型參數和相關資料。傳統的DRAM雖然快,但容量有限且成本高昂,無法經濟地儲存動輒數百GB甚至TB級別的AI模型。
這就為NAND創造了歷史性的機遇。企業級固態硬碟(Enterprise SSD, eSSD)憑藉其相較於傳統硬碟(HDD)快上百倍的讀取速度、更低的延遲和更大的容量,成為AI推論伺服器中不可或缺的「快速資料庫」。當AI模型需要即時回應使用者請求時,高速的eSSD能夠確保資料以最快速度餵給DRAM和GPU,避免了系統瓶頸。
KV快取卸載:引爆eSSD需求的技術引擎
一個關鍵的技術趨勢是「KV快取卸載(KV Cache Offloading)」。在大型語言模型生成回應的過程中,會產生大量的「上下文」資料(即KV快取),這些資料需要被暫存起來供後續步驟使用。隨著對話越來越長,這個快取會迅速佔滿昂貴的HBM或DRAM記憶體。為了解決這個瓶頸,業界開發出將部分KV快取「卸載」到高速eSSD上的技術。這就好比一位廚師在狹小的料理台上工作,為了騰出空間,他會把暫時用不到但需要隨時取用的備料,放到旁邊一個伸手可及的架子上。這個「架子」就是eSSD。此舉不僅大幅提升了AI模型的處理效率和可支援的上下文長度,更直接將eSSD從單純的「資料倉庫」提升為參與AI運算流程的「熱資料層」。
根據市場研究機構TrendForce的數據,預計到2025年,AI伺服器對eSSD的需求量將較2023年成長超過一倍。NAND在整體AI記憶體市場的營收佔比,預計也將從2023年約10%左右,到2027年攀升至近40%,這意味著其成長速度將遠超AI DRAM。
二、戰場轉移:eSSD對決HDD的替代效應
除了來自AI推論的原生需求,NAND的崛起還受益於另一個市場動態:傳統硬碟(HDD)的供應瓶頸。長期以來,資料中心儲存市場由SSD和HDD共同主宰。SSD負責需要高速存取的「熱資料」和「溫資料」,而HDD則憑藉其每GB的巨大成本優勢,負責儲存不常存取但需要長期保存的「冷資料」。
然而,AI的發展模糊了這條界線。一方面,AI應用需要更頻繁地存取所謂的「溫資料」,對讀寫速度的要求遠高於傳統應用。另一方面,全球僅存的兩大HDD巨頭——希捷(Seagate)和威騰電子(Western Digital)——近年來資本支出相對保守,尤其在高容量近線(Nearline)HDD的產能擴張上步調緩慢,導致交貨週期拉長。
在此背景下,雲端服務供應商(CSP)如Amazon AWS、Microsoft Azure等,開始將目光轉向採用QLC(Quad-Level Cell,四層式儲存單元)技術的高容量eSSD。QLC技術透過在每個記憶體單元儲存4個位元,大幅降低了SSD的單位儲存成本,使其與HDD的價格差距縮小到歷史低點。儘管QLC SSD在寫入壽命和速度上不及TLC(Triple-Level Cell)產品,但其讀取效能依然遠勝HDD,且在功耗和體積上更具優勢。
因此,我們看到一個清晰的趨勢:資料中心正加速採用高容量eSSD來替代部分原屬於HDD的儲存需求。這不僅是技術效能的驅動,更是供應鏈安全和總體擁有成本(TCO)考量下的策略性轉變。根據Gartner的預測,到2026年,企業級SSD在「業務關鍵型/近線」儲存市場的位元出貨量滲透率將從目前的約18-19%持續攀升。看似微小的滲透率提升,放到整個資料中心儲存的龐大基數上,都將為NAND產業帶來數十億美元的增量營收。
三、全球產業鏈棋局:美日韓台的角色與定位
NAND市場的結構性轉變,也正在重塑全球主要參與者的競爭格局。與DRAM市場由三星、SK海力士、美光三家巨頭高度壟斷不同,NAND市場的玩家更多元,形成了獨特的競合關係。
韓國雙雄:三星(Samsung)與SK海力士(SK Hynix)
作為全球記憶體的領導者,韓國企業在NAND領域同樣佔據主導地位。三星憑藉其垂直整合的巨大優勢,從NAND晶片製造到控制器、韌體開發再到終端SSD品牌,幾乎無所不包。其在TLC和QLC技術上均處於領先地位,尤其在高性能的企業級市場擁有強大的品牌影響力。SK海力士則透過收購英特爾的NAND業務成立了子公司Solidigm,一舉成為QLC eSSD市場的領導者,專注於滿足資料中心對高容量、成本敏感的儲存需求。韓國雙雄的策略是利用其規模和技術優勢,主導高附加價值的eSSD市場。
美日聯盟:美光(Micron)、威騰電子(Western Digital)與鎧俠(Kioxia)
美國的美光科技是全球第三大記憶體製造商,在DRAM和NAND領域均有深厚積累。其產品線完整,近年來在232層等高層數NAND技術上進展迅速,積極搶佔eSSD市場份額。
而NAND產業最獨特的合作模式,莫過於日本鎧俠與美國威騰電子的長期聯盟。鎧俠的前身是發明NAND的東芝記憶體,擁有深厚的技術底蘊。雙方共同投資設廠、聯合開發技術,再各自以自有品牌銷售產品。這種模式讓它們能分攤龐大的研發和建廠成本,共同對抗韓國巨頭。鎧俠在BiCS(Bit Cost Scaling)等3D NAND架構上持續創新,是產業的技術風向標之一。
台灣的關鍵角色:從晶片製造到大腦設計
在這場NAND的盛宴中,台灣雖然沒有像韓國或日本那樣的大型NAND晶片製造商,卻扮演著不可或缺的關鍵角色——SSD的「大腦」設計者。一顆SSD的核心除了NAND晶片,就是主控晶片(Controller IC)。主控晶片負責管理NAND晶片的讀寫、錯誤校正、耗損平均(Wear Leveling)等複雜任務,其效能直接決定了SSD的最終速度、穩定性和壽命。
台灣的群聯電子(Phison)和慧榮科技(Silicon Motion, SIMO)正是全球N-AND主控晶片市場的佼佼者。它們不直接生產NAND晶片,而是專注於設計高性能的主控晶片,並提供完整的SSD解決方案給模組廠或品牌廠。隨著eSSD的需求爆發,對主控晶片的技術要求也水漲船高,需要支援更快的PCIe Gen5傳輸介面、更複雜的演算法來管理QLC NAND,以及滿足企業級客戶對穩定性的苛刻要求。
這種產業分工模式,完美體現了台灣在全球半導體鏈中的彈性和價值。當NAND市場由消費級轉向企業級,台灣主控晶片廠商的價值也隨之提升。它們的營收和利潤與NAND晶片的價格波動不完全同步,反而更多地取決於終端應用的技術升級趨勢。可以說,台灣是N-AND產業鏈從「賣沙子」(NAND晶片本身)到「賣混凝土」(整合了主控的完整解決方案)價值提升過程中的核心受益者。
四、投資展望:紀律、風險與未來
展望未來,NAND產業正迎來一個與過去截然不同的新格局。
供給面的紀律成為新常態
經歷了2022-2023年的慘痛虧損後,NAND製造商們學會了「紀律」。過去那種不計後果的產能競賽已不復見。目前,所有主要廠商的資本支出策略都極為謹慎,普遍將重點放在技術升級(即堆疊更高層數)而非新建晶圓廠。更高的堆疊層數雖然能提升單位晶圓的位元產出,但其製程更複雜、耗時更長,這自然地抑制了供給的增長速度。根據預測,未來幾年NAND的供給位元年增長率將穩定在20%以下,遠低於過去動輒30-40%的水平。這種供給側的結構性變化,為NAND價格的穩定和廠商的盈利能力提供了堅實的基礎。
需求面的雙軌並行
需求方面,呈現出「企業級火熱,消費級溫和」的雙軌態勢。AI伺服器驅動的eSSD需求將是未來幾年最確定的成長引擎。然而,消費性電子市場(PC、智慧型手機)則面臨挑戰。一方面,這些市場已趨於飽和,換機週期拉長;另一方面,記憶體價格上漲將擠壓終端產品的物料清單(BOM)成本,可能迫使品牌廠在儲存容量升級上變得保守。
不過,由於eSSD的平均售價和利潤率遠高於消費級NAND,其在總營收中的佔比不斷提升,將有效優化NAND廠商的產品組合和盈利結構。未來,即使消費市場出現波動,強勁的伺服器需求也能夠成為穩定產業的壓艙石,降低整體產業的週期性。
風險與潛在變數
當然,前方的道路並非一帆風順。最大的風險在於全球總體經濟的不確定性,這可能抑制企業的資本支出,進而影響AI基礎設施的建設速度。此外,中國本土NAND廠商如長江存儲(YMTC)的技術追趕,也可能在未來為市場帶來新的變數。儘管目前受美國出口管制影響,其在高階製程的發展受限,但其在成熟製程的產能仍不容小覷。
結論:重新評估NAND的戰略價值
總體而言,NAND快閃記憶體產業正在經歷一場深刻的質變。AI推論應用的爆發,正將其從一個依附於消費電子、飽受價格週期之苦的「大宗商品」,轉變為支撐未來數位經濟的關鍵「基礎設施」。由企業級SSD引領的需求結構性轉變,疊加供給端的資本紀律,共同描繪出一個更為健康和可持續的產業前景。
對於台灣的投資者和產業觀察家而言,這意味著需要用全新的視角來審視NAND產業鏈。關注的焦點不應僅僅是NAND晶片的價格起伏,更應深入理解AI應用如何驅動儲存技術的革新。在這條價值鏈上,台灣的主控晶片設計公司正處於一個絕佳的戰略位置,它們的技術實力將是分享這波AI紅利的關鍵。昔日不起眼的配角,正在AI的聚光燈下,迎來屬於自己的華麗轉身。



