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今日科普|芯片组合构建存储器

时间:2025/05/16 阅读:416

### 芯片组合构建存储器

在现代电子设备的核心中,存储器的地位无可替代。它不仅保存着程序、数据和中间计算结果,还是确保设备高效运转的关键部件。随着科技的飞速发展,如何通过芯片组合构建高效、可靠的存储器成为了业界关注的焦点。本文将探讨芯片组合构建存储器的主要方法、最新热点话题以及相关的技术延展。

芯片组合构建存储器的主要方法

芯片组合构建存储器的方法多种多样,其中一种常见的方式是通过堆叠DRAM芯片实现高带宽、低功耗和小体积的存储器,即HBM(High Bandwidth Memory)。HBM通过3D技术将多个DRAM芯片集成在一个封装内,实现了大容量、高位宽的DDR组合阵列。例如,AMD及NVIDIA下代显卡搭配的HBM显存,等效位宽可达4096bit,总带宽高达1024GB/s,这样的性能参数远超传统的GDDR5内存。HBM不仅解决了带宽和功耗问题,还在节省产品空间方面独具匠心,满足了游戏玩家对更轻便高效电脑的需求。

最新热点话题:存算一体技术

近年来,存算一体技术成为半导体产业的最新热点。在自动驾驶、数据处理中心以及AR/VR等高密度计算场景中,传统冯·诺伊曼架构的存储区域和计算区域分离,导致数据搬运成为高效能计算和功耗的瓶颈。存算一体技术通过将计算单元和存储单元合二为一,大幅度减少了数据搬运的过程,从而提高了芯片的计算速度与能效。例如,🔵Kaiyun官方台积电在ISSCC 2025上发布的存算一体技术相关论文,覆盖了多种新型存储器类别,展现了业界对这一技术的巨大投入。据统计,在大算力的AI应用中,数据搬运操作消耗了90%的时间和功耗,而存算一体技术正是解决这一问题的最佳方案之一。

HBM与存算一体技术的结合

HBM与存算一体技术的结合,为存储器的发展带来了新的可能。HBM的高带宽和低功耗特性,使得它成为存算一体架构中理想的存储介质。通过将HBM内存与计算模组封装在一起,可以构建出既具备高性能存储能力,又具备高效计算能力的芯片。这种结合不仅提高了存储器的密度和带宽,还通过减少数据搬运的过程,降低了功耗,提升了整体系统的能效。例如,AMD的Zen系列CPU就采用了近存计算架构,将HBM内存与计算模组封装在一起,实现了高性能和低功耗的平衡。

技术延展:ReRAM在存算一体中的应用

除了HBM,ReRAM(阻变存储器)也是存算一体技术中的重要存储介质。ReRAM具备读取性能高、读取功耗低、密度高和成本低等特点,可以很好地兼顾大算力、低功耗的存算需求。此外,ReRAM的非易失特性还可以大大降低芯片的静态待机功耗。国内创业公司昕原半导体在ReRAM领域取得了重要突破,其大陆首条28/22nm ReRAM 12寸中试生产线已经正式完成装机验收,并在工控领域达成量产商用。这为存算一体技术的发展注入了新的势能,也为未来存储器的创新提供了更多可能。

综上所述,芯片组合构建存储器的方法多种多样,其中HBM和存算一体技术是当下的热点话题。HBM通过堆叠DRAM芯片实现了高带宽、低功耗和小体积的存储器,而存算一体技术则通过将计算单元和存储单元合二为一,解决了数据搬运的瓶颈问题。此外,ReRAM等新型存储介质的应用,也为存储器的创新和发展提供了新的方向。随着科技的不断发展,我们有理由相信,未来的存储器将更加高效、可靠和智能。

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