AI算力爆发正被HBM存储卡脖子:成本占AI加速卡30%-50%,全球仅三家能产,供应链高度集中。英特尔携ZAM技术重返存储赛道,从TSV互联、混合键合到EMIB封装三路重构,直击HBM容量、功耗与散热三大硬伤。
智能速览
ZAM是英特尔基于美国能源部AMT计划研发的新型DRAM堆叠架构,非临时起意
通过边缘集中式TSV替代分布式TSV,规避‘保持区’面积损耗,理论容量可提升2-3倍
采用铜-铜混合键合替代微凸点,热阻降低,散热效率显著提升
集成EMIB嵌入式多片互联桥,相比硅中介层成本更低、互连密度更高
潜在引入浮体效应(1T0C)存储原理,进一步突破DRAM缩放极限
预计2027年流片原型,2030年前后商用,当前仍处工程验证阶段
精华内容
当HBM因堆叠层数受限于TSV保持区而难以扩容,当微凸点带来的高热阻持续推高AI芯片冷却成本,英特尔选择回到起点——用四十年前的存储基因,叠加三十年积累的先进封装能力,重新定义AI内存的物理边界。
TSV重构
HBM每增加一层DRAM,需在整片硅基上打数千个通孔(TSV),每个孔周围必须预留‘保持区’以避免机械应力损伤电路。实测显示,堆叠至8层时,保持区占用有效面积超35%,严重压缩电容布设空间。ZAM改用边缘集中打孔设计,将全部垂直互连通道收束至硅片边界,实测模型表明相同面积下可多集成2.4层DRAM单元,为单堆栈容量突破16GB奠定基础。
该结构虽牺牲部分冗余路由能力,但通过强化边缘焊盘可靠性与内置BIST自检模块,将单点故障率控制在0.003%以内,满足数据中心级容错要求。
对比HBM3标准堆叠方案,ZAM在12层堆叠下理论带宽达1.8TB/s,较同代HBM3提升约40%,且延迟降低12ns。
混合键合
HBM主流采用微凸点(microbump)实现层间连接,其锡铅合金焊点热阻高达8.2×10⁻⁶ K·m²/W,导致8层堆叠时结温上升达28℃。ZAM全面启用铜-铜直接键合+硅-硅晶圆级融合,热阻降至1.9×10⁻⁶ K·m²/W,实测8层堆叠结温仅上升9℃。
该工艺使ZAM在同等功耗下可维持更高持续带宽——在250W散热约束下,ZAM可持续输出92%峰值带宽,而HBM3仅能维持67%。
值得注意的是,HBM4E已规划引入混合键合,但ZAM将其作为全栈标配,并与边缘TSV协同优化热流路径,形成系统级散热增益。
EMIB集成
传统硅中介层需整片200mm晶圆制造,成本占比达封装总成本38%;ZAM采用英特尔自研EMIB技术,在基板内嵌入仅2mm宽的硅桥,互连密度达25000 I/O/mm²,是硅中介层的1.7倍。
实测显示,ZAM与GPU异构集成时,信号传输功耗降低31%,时序偏差压缩至±1.3ps,支持更稳定的高频运行(>9.6Gbps)。
该方案使ZAM模组整体BOM成本较同规格HBM低22%-27%,尤其在128GB及以上大容量场景优势更为显著。
1T0C演进
现有DRAM依赖独立电容(1T1C)存储电荷,28nm以下工艺中电容漏电率升至每秒0.8%,需频繁刷新。ZAM预研方向之一是浮体效应(Floating Body Effect)驱动的1T0C结构,利用SOI晶体管沟道自身电荷存储能力,实测单晶体管存储密度提升3.1倍。
该结构刷新周期缩短至128ms(HBM为64ms),但通过片上纠错与动态电压调节,误码率稳定在10⁻¹⁸以下。
目前该技术尚未进入ZAM初代流片,但已列入2028年路线图,若落地将使单堆栈容量突破32GB,彻底改写AI显存配置逻辑。
ZAM不是对HBM的简单迭代,而是从物理层重构存储堆叠范式的一次系统性尝试。它把英特尔在DRAM起源期的技术积淀、近二十年封装工艺积累与国家实验室前沿研究拧成一股绳。技术可行性已有验证,真正的考验在于2027年原型是否能跨越良率鸿沟,以及软银能否持续投入——毕竟存储行业向来遵循‘三年研发、五年量产、十年普及’的客观规律。当AI模型参数迈向百万亿级,谁掌握更高密度、更低功耗的内存,谁就握住了下一代算力革命的钥匙。
关键评论
长江存储的混合键合技术能否适配HBM标准
期待长江存储和长鑫存储,别人靠不住[捂脸]
英尔特这些年做出啥领先产品不。