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三星提「CUBE」策略打造下一代3D記憶體與儲存解決方案 曝HBM5已著手開發

三星電子記憶體產品規劃部門副總裁崔璋石於 SEMICON Taiwan 記憶體高峰論壇演講,展現三星以 3D 整合技術驅動 AI 時代的創新布局。公司提供 zoomin
三星電子記憶體產品規劃部門副總裁崔璋石於 SEMICON Taiwan 記憶體高峰論壇演講,展現三星以 3D 整合技術驅動 AI 時代的創新布局。公司提供
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【記者蕭文康/台北報導】三星電子記憶體產品規劃部門副總裁Jangseok Choi(崔璋石)今於SEMICON Taiwan 記憶體高峰論壇,以「開啟智慧新維度,以 3D 整合技術驅動 AI 時代」(The New Dimension of Intelligence. Powering the AI Era with 3D Integration)為主題進行演講。三星提出「CUBE」策略,以全面的半導體能力推動3D架構發展,打造下一代3D記憶體與儲存解決方案,包含zHBM及zNAND-O,解決AI資料中心及裝置端AI(on-device AI)不同環境下的瓶頸,大幅提升效能。

本文大綱

「Z 軸」釋放AI能力

他分析,三星的CUBE最佳化架構聚焦Capacity(容量)、Utilization(利用率)、Bandwidth(頻寬)、Efficiency(效率)四大關鍵面向:Capacity:透過垂直擴展,在不增加印刷電路板面積的情況下提升容量。Utilization:3D不是單純的堆疊,而是架構的優化,透過最佳化邏輯晶片與記憶體的配置,降低延遲。Bandwidth:縮短晶片之間的距離,以垂直的高速通道取代水平傳輸,大幅提升頻寬。Efficiency:聚焦在功耗與散熱技術,將單一位元數據傳輸所需的能耗降到最低,最大化每瓦效能(Performance per Watt)。

 

HBM演進,展現容量、頻寬、功耗及散熱管理的突破

崔璋石表示,三星HBM4E於今年五月,三星開始出貨業界首款12層HBM4E樣品。當每個GPU配置4個HBM4E堆疊時,系統可提供高達16 TB/s的頻寬。比起HBM4,HBM4E每瓦效能提升20%,熱阻降低10%。

他並透露,HBM5已著手開發,相較於HBM4E,HBM5目標是效能提高2倍,每瓦效能提升20%,熱阻降低20%。

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架構創新2.5D → 3D 三星突破性的3D記憶體架構zHBM

傳統的HBM採2.5D架構,將記憶體與處理器並排放置,為了縮短兩者之間資料傳輸的距離,三星以全新架構開發出zHBM,將記憶體直接堆疊在處理器之上,透過大幅縮短資料傳輸的距離,實現效能與能源效率的躍進。這種從2.5D到垂直3D整合的轉變,重塑了記憶體與運算晶片的互動方式。

對比HBM4E,zHBM的目標是將效能最高提升8倍、每瓦效能提升3倍,熱阻降低75%~90%。

 

 

zNAND-O採用3D封裝技術 計劃於2028年推出樣品

崔璋石說,三星自2013年推出全球首款垂直結構V-NAND快閃記憶體以來,技術世代的演進推動了容量與效能的升級,而三星最新一代的V10 技術,專為滿足AI時代高容量、高效能和低功耗的需求而生,採用全新的鍵合(Bonding)技術,位元密度(bit density)比前一代大幅提高58%,I/O速度提升33%,功耗下降25-26%。

三星進一步提出3D儲存解決方案zNAND-O,結合了V10 BV-NAND以及直通矽晶穿孔(Through Silicon Via,TSV)技術。zNAND-O採用3D封裝技術,透過TSV垂直堆疊多個V-NAND晶片。zNAND-O與神經網路處理器(NPU)透過UCIe標準介面,整合在單一封裝之中,可滿足嚴苛的 AI 工作負載所需要的擴展性與頻寬。

zNAND-O針對裝置端AI需求而設計,位元密度為DRAM的10倍,讀取頻寬為傳統NAND Flash的7倍。三星宣布,計劃於2028年開始推出zNAND-O樣品。

 

先進鍵合技術助力3D堆疊

三星採用晶圓對晶圓鍵合(Wafer-on-Wafer Bonding),突破間距的限制,以及透過混合銅鍵合(Hybrid Copper Bonding,HCB),降低熱阻。

產業趨勢正走向Agentic AI,系統能夠自主地採取行動並進行推理,這仰賴即時的回應能力,2D架構難以滿足,因此重新思考晶片的 3D 結構至關重要。三星具備從記憶體、邏輯晶片、晶圓代工到先進封裝,整合式設計與優化的獨特實力,台灣生態系同樣展現了這種卓越整合的精神,下世代的 3D-IC 必須兼顧結構穩定與散熱設計,三星很榮幸與世界級的台灣半導體夥伴們合作,一同釋放 3D 運算真正的潛力。

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