AI运算需求快速攀升,记忆体架构加速由平面走向垂直整合,三星电子记忆体产品规划部门副总裁崔璋石(Jangseok Choi)于SEMICON Taiwan记忆体高峰论坛宣布,三星将以「CUBE」策略推进3D架构,涵盖新一代zHBM及zNAND-O,分别瞄准AI资料中心与装置端AI市场,其中,zHBM效能目标最高较HBM4E提升八倍,zNAND-O则规划2028年推出样品。
崔璋石表示,AI产业正由生成式AI迈向可自主推理及采取行动的代理式AI(Agentic AI),即时回应、资料传输频宽与能源效率的重要性同步提高,传统2D架构已逐渐面临瓶颈,透过「Z轴」进行3D整合,将成为释放下一阶段AI运算能力的关键。
三星提出的CUBE策略,聚焦容量(Capacity)、利用率(Utilization)、频宽(Bandwidth)及效率(Efficiency)四大面向,借由垂直堆叠,可在不增加印刷电路板面积下扩充容量,并缩短逻辑晶片与记忆体之间的传输距离,降低延迟、提高频宽,同时改善功耗与散热,提升每瓦效能。
在HBM产品布局方面,三星今年5月已开始出货业界首款12层HBM4E样品,当单一GPU配置四个HBM4E堆叠时,系统频宽最高可达每秒16TB;相较HBM4,每瓦效能提升20%,热阻降低10%,另外,三星也已著手开发HBM5,目标较HBM4E效能提高一倍,每瓦效能再提升20%,热阻降低20%。
三星并揭示突破传统2.5D架构的zHBM,现行HBM主要将处理器与记忆体并排放置,zHBM则把记忆体直接堆叠于处理器上方,大幅缩短资料移动距离,相较HBM4E,三星设定zHBM效能最高提升八倍、每瓦效能提升三倍,热阻降低75%至90%,借此突破AI加速器的频宽及散热限制。
装置端AI方面,三星提出3D储存方案zNAND-O,结合V10 BV-NAND与矽穿孔(TSV)技术,垂直堆叠多个V-NAND晶片,再透过UCIe介面与神经网路处理器(NPU)整合於单一封装,zNAND-O位元密度可达DRAM的十倍,读取频宽则为传统NAND Flash的七倍,计划2028年启动样品供应。
三星指出,新一代V10技术导入键合技术,位元密度较前一代提升58%,I/O速度提高33%,功耗下降25%至26%,未来并将运用晶圆对晶圆键合及混合铜键合,持续缩小互连间距、降低热阻。凭借记忆体、逻辑晶片、晶圆代工与先进封装的整合能力,三星将深化与台湾半导体供应链合作,共同推进下一代3D IC发展。
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