大家早安，今天我們來談記憶體。
在半導體的世界裡，記憶體不是配角，而是與邏輯晶片並列的核心支柱。若邏輯晶片是思考的大腦，那麼記憶體就是書庫，保存並延續思考的內容。它的存在，不只是讓機器能存放資訊，更是賦予電子系統記得的能力。
整個半導體產業可以分為兩大類產品。邏輯晶片大約佔市場的40%，負責計算與控制，由 台積電（1987）、三星、英特爾等公司在製造上主導，設計公司如 蘋果、高通、聯發科、超微（AMD）、輝達（NVIDIA） 在手機、電腦與 AI 領域各自領軍。另一大類就是 記憶體晶片，大約佔市場的30%，由 三星電子（1983 進入 DRAM）、SK 海力士（1983，前身現代電子）、美光科技（1978）三巨頭壟斷。鎧俠（Kioxia，東芝 2019 拆分）與 中國長江存儲（YMTC, 2016） 則在 NAND Flash 領域持續挑戰。
理解記憶體時，可以從三個層次來思考
- 物理層：透過電荷、磁化或電阻狀態記錄 0 與 1。
- 邏輯層：像一本能精準翻頁的書，位址系統快速定位資料。
- 功能層：核心價值是延續狀態，讓系統不必每次都從零開始。
RAM 與 ROM 的概念誕生（1960s）
隨著半導體時代來臨，工程師開始用更抽象的方式定義記憶體：
- RAM（Random Access Memory，隨機存取記憶體）：可以隨時讀寫，速度快，但通常是揮發性的，斷電就會失去資料。它對應的是短期記憶。
- ROM（Read-Only Memory，只讀記憶體）：只能讀取，早期寫入後無法修改，適合保存系統程式或設定。它對應的是長期記憶。
這種分類方式，在 1960 年代成為電腦設計的基礎。IBM 與 Fairchild 等公司開始推廣不同形式的 RAM 與 ROM，為後來 DRAM 與 Flash 奠定方向。
（延伸閱讀：這杯，敬一群叛徒：仙童半導體與矽谷創業精神的起源）
DRAM 的革命（1968 IBM、1970 Intel）
1968 年，IBM 工程師 Robert Dennard 發明 DRAM（Dynamic RAM），利用電容是否存電荷來表示位元，結構簡單，可以大幅提升密度。
1970 年，Intel 推出 1103，成為全球首顆商用 DRAM，並迅速取代磁芯。雖然 DRAM 必須不斷「刷新」電荷，但因為容量大、成本低，它成為電腦主記憶體的標準。
EEPROM 與 Flash 的誕生（1970s–1980s）
在 ROM 系列的演進中，先有 EPROM（紫外光可擦寫），需要用紫外光清除；接著是 EEPROM（電可擦寫），可以透過電逐位清除，但速度慢、容量有限。
1980 年代，東芝工程師 舛岡富士雄 發明 Flash 記憶體，它能一次清除整塊區域，比 EEPROM 的逐位刪除快得多。這就是「Flash」名字的由來。
Flash 屬於非揮發性記憶體，斷電後資料仍能保存，適合長期存放。1990 年代後，它普及到隨身碟、數位相機與手機，徹底改變了行動裝置。
NAND 與 NOR 的分化（1987 東芝）
- NAND Flash：記憶體單元彼此串接起來，結構就像 NAND 邏輯閘。高密度、低成本，適合存放大量資料，是今日 SSD 與手機的核心。
- NOR Flash：記憶體單元彼此並聯，結構就像 NOR 邏輯閘。讀取速度快，適合存程式碼，常見於嵌入式系統與韌體。
HBM：記憶體的新高度（2015–）
進入 AI 與高效能運算時代，HBM（High Bandwidth Memory） 應運而生。它不是新種類的記憶體，而是一種「先進封裝」方式。HBM 將多層 DRAM 堆疊，透過矽穿孔（TSV）直接與處理器緊密連接。
為什麼 HBM 有「超高頻寬」？想像記憶體和處理器之間的通道是一條高速公路。
- 頻寬（bandwidth）：代表一次能跑多少車（資料）
- 延遲（latency）：則是車子跑一趟需要多久
傳統 DRAM 就像 4 車道的高速公路，處理器再快也會塞車。HBM 則透過堆疊與超寬接口，把公路拓寬到上千車道，使得 HBM 的頻寬比傳統記憶體高出數倍甚至十倍。
記憶體產業格局
- 英特爾的退出：1970 年，英特爾靠 1103 DRAM 成名，但在 1980 年代 DRAM 價格戰中不敵日本，1985 年退出記憶體，全力轉向處理器，建立了 x86 帝國。
- 台積電的避開：1987 年成立的台積電，面對記憶體紅海，選擇完全不進場，而是專注邏輯晶片代工。這個不參加血戰，改寫遊戲規則的決策，讓台積電成為今天全球第一的晶圓代工龍頭。
- 三星的堅持：1983 年，三星進入 DRAM，與日本正面交鋒。靠資本投入與政府支持，三星在 1990 年代逐漸擊敗日企，最終成為全球記憶體龍頭。
- 美光的堅持：與英特爾不同，美光選擇死守記憶體。它在 1980–1990 年代透過專利訴訟抵抗日本，再靠 併購 壯大，例如 1998 年收購 TI DRAM、2012 年收購日本 Elpida。這讓美光從一個美國小廠，成為全球第三大記憶體巨頭，也是美國唯一還站在這個戰場上的廠商。
- 東芝的衰落：東芝曾是日本半導體之王，1980 年代靠 DRAM 在全球領先，1984 年又發明了 Flash 記憶體。但日本泡沫經濟破滅後，東芝逐漸失去競爭力，2010 年代因財務危機被迫出售記憶體業務，2019 年正式拆分為 鎧俠（Kioxia）。今天的鎧俠依舊是 NAND 的重要玩家，但早已失去往日輝煌。
- 日企的集體退出：除了東芝，NEC、日立、富士通、三菱等日本企業，曾在 1980 年代壟斷全球 DRAM 八成以上市佔。可是進入 1990 年代，韓國的三星、海力士以更強的資本與量產壓力擊潰日本廠商，幾乎全數退出 DRAM 舞台。
記憶體價格受供需週期影響，常見「漲一倍、跌一半」的波動。技術上，新型記憶體如 MRAM（磁阻式隨機存取記憶體）、ReRAM （阻變式隨機存取記憶體）希望結合高速與非揮發性，模糊短期與長期界線。如果成功，電腦可能不再區分 RAM 與硬碟，而是隨時存取、隨時保存的新架構。
