存储技术三重奏：HBM4、CBA+HBF、3D NAND如何重塑AI算力未来？

2025年4月，JEDEC固态技术协会正式发布HBM4内存规范JESD270-4，标志着高带宽内存技术进入全新阶段。与此同时，CBA+HBF工艺创新正在打破“内存墙”制约，3D NAND堆叠层数突破300层大关。

这三项技术突破不仅将重新定义存储性能边界，更将为AI算力发展提供关键支撑。

HBM4标准的发布为AI和高性能计算领域带来了质的飞跃。相比前代HBM3，HBM4采用2048位接口，传输速率高达8Gb/s，总带宽可达2TB/s，通道数量从16个增至32个。

这一性能提升对于处理大规模AI模型至关重要。英伟达Blackwell Ultra芯片配备8个HBM3E内存，容量为288GB，带宽8TB/s。而HBM4的单堆栈最大容量可达64GB，支持4/8/12/16层DRAM堆叠。

三大存储巨头已展开激烈竞争。SK海力士在2025年3月宣布出货全球首款12层HBM4样品，计划2026年下半年量产。三星则基于1c DRAM工艺开发HBM4产品，已完成第六代HBM4研发并通过量产准备认证。

美光也不甘落后，已交付11Gbps HBM4样品，实现2.8TB/s带宽。TrendForce集邦咨询预测，HBM4最快将于2026年第一季末进入量产。

随着AI模型参数量和上下文长度不断增加，HBM容量已难以满足需求。正是在这一背景下，CBA+HBF技术应运而生，成为存储IDM未来发展的核心方向。

CBA（CMOS直接键合到阵列）技术将逻辑芯片与存储阵列分离制造后再键合，显著提升单位面积存储密度，优化内部互连路径。这项技术已成为高层数NAND不可逆的技术路线。

HBF（高带宽闪存）则借鉴HBM的封装设计，但用闪存替换部分DRAM堆栈。相比HBM，HBF具备8-16倍的存储容量和非易失性存储优势。

Sandisk的第一代HBF产品令人瞩目：单堆叠（16片die）即可提供约1.6TB/s的读带宽，总容量达512GB。在读取8-bit量化的Llama 3.1 405B模型权重时，HBF的系统级性能距离“容量无限制的HBM”仅差约2.2%。

3D NAND技术正从200多层向400层以上快速演进。2025年，各大厂商的竞争达到白热化：

铠侠与闪迪推出第十代BiCS FLASH技术，达到332层堆叠，接口速度4.8Gb/s，位密度提升59%。

SK海力士第九代3D NAND技术达到321层堆叠，已开始量产2Tb QLC产品。

三星V9技术达到290层堆叠，V10技术计划达到420-430层，预计2025年下半年量产。

美光第九代技术达到276层堆叠，340层NAND已进入样品阶段。

技术突破不仅体现在层数增加。IMEC的最新研究采用Hole-Side Airgap技术，将Z-pitch从40nm缩小到30nm以下，为1000层3D NAND打开新空间。

科林研发、科罗拉多大学等机构开发的等离子蚀刻工艺，将3D NAND深孔蚀刻速度提升了一倍以上，为制造更高密度存储设备奠定基础。

这三项技术并非孤立发展，而是相互协同构建高效的AI存储架构。业界提出的“H3混合架构”将HBM、HBF和传统SSD分层部署。

HBM负责延迟敏感型任务，如实时计算、热数据缓存；HBF专注于大容量顺序读取工作，如模型参数读取、冷数据存储。

仿真测试显示，这种架构每瓦性能较纯HBM方案最高提升2.69倍，在1000万token场景下并发查询量提升18.8倍。

SK海力士与闪迪已联合举办“HBF规格标准化联盟启动会”，依托开放计算项目框架设立专项工作组，正式启动HBF全球标准化工作。

存储技术的突破正在重塑整个产业链。根据SEMI预测，2025/2026年全球NAND设备市场规模有望达到137/150亿美元，同比增长42.5%/9.7%。

4F2 DRAM、3D NAND等存储新架构的创新带来刻蚀、沉积、键合设备新的发展机遇。

国内企业也在加紧追赶。长江存储早在2018年就推出Xtacking架构，率先将混合键合用于3D NAND量产。合肥长鑫计划2026年开始导入CBA技术，后续逐步爬坡。

摩根士丹利预测，全球HBM市场规模有望从2023年的40亿美元增长至2027年的330亿美元。而HBF作为新兴技术，预计将在2026年下半年提供样品，2027年推出面向AI推理的正式产品。

当SK海力士展示全球首款12层堆叠HBM4产品时，其功耗效率已提升超40%。铠侠与闪迪的332层3D NAND技术，让1秒内传输一部4K电影成为现实。

存储技术的边界正在被不断突破。从HBM4的带宽飞跃到CBA+HBF的架构创新，再到3D NAND的层数竞赛，每一项突破都在为AI算力提供更强支撑。

未来已来，存储技术的三重奏正奏响AI时代的最强音。