硅产业正在形成一个共识:靠HBM堆叠来给AI算力续命的这条路,快走到头了。
原因很直接——晶圆转换成HBM之后,可用容量远低于通用DRAM。增量空间被物理规则卡死,行业不得不另找出路。SRAM解码、LPDDR PIM、CXL池化,这些方案各有拥趸,但被讨论最多的,是3D DRAM。
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AMD在这条赛道上喊得最响。他们基于3D V-Cache的封装经验,给出了一个惊人的数字:混合键合3D DRAM的能效比,比传统HBM高出17倍。
HBM的瓶颈,卡在哪儿?
要理解这个17倍,得先看HBM的结构。传统HBM用TSV(硅通孔)做垂直堆叠,数据要通过底部的PHY(物理层)接口和XPU通信。这个PHY层,就是瓶颈所在——它既消耗能量,又限制带宽。
3D DRAM的思路完全不同。它把DRAM直接垂直放置在XPU上方,中间用混合键合技术连接,彻底绕开了PHY层。没有中间商赚差价,能效自然就上去了。
AMD说的混合键合,本质上是无凸点封装。铜和铜直接对接,省掉了传统封装里的焊料凸点,信号传输路径更短,电阻更小,功耗也就更低。
17倍能效,为什么还没量产?
数字很性感,但现实很骨感。3D DRAM面前横着两道坎,每一道都不好过。
第一道是热。混合键合的热处理阶段会产生高温,而DRAM对温度极其敏感——温度一高,刷新率就往下掉,数据保持不住,整个存储就废了。这是材料层面的硬约束,不是靠优化电路能绕过去的。
第二道是平整度。混合键合要求原子级的表面平整度,几纳米大小的颗粒就能阻断铜与铜之间的键合。这意味着生产环境必须达到极致的洁净室标准,任何微尘都可能让整片晶圆报废。
有人已经在想办法绕路
面对热管理这个难题,d-Matrix给出了一种折中方案:把内存层放在XPU下方,而不是上方。这样热源和存储层之间隔了一层基板,热容差问题得到一定缓解。
这个思路谈不上颠覆,但至少说明行业在认真对待3D DRAM的工程化问题。AMD的演示数据来自官方,但产业化验证还没完成——17倍能效是实验室里的天花板,还是量产后的真实水平,目前没有答案。
如果配合严格控制的洁净室环境,3D DRAM或许能较快走向商业化。但"较快"是多久,没人敢打包票。
为什么大家都在赌这条路?
答案很简单:HBM的路真的不好走了。AI模型越来越大,显存需求水涨船高,但HBM的堆叠层数、散热能力、良率都在逼近物理极限。与其在旧架构上修修补补,不如赌一把新架构。
3D DRAM的吸引力在于,它把存储和计算的距离拉到了物理极限——DRAM直接叠在XPU头上,数据搬运的距离短到可以忽略不计。这种架构如果跑通,AI推理和训练的能效天花板会被整体抬高。
当然,从AMD的演示到大规模量产,中间还隔着热管理、良率、成本这三座大山。17倍能效是方向,不是现状。但至少,行业终于有了一个值得押注的新方向。
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