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WOW 3D堆叠DRAM

中泰证券报告深入分析WOW 3D堆叠DRAM这一高带宽存储解决方案。WOW 3D堆叠DRAM属于近存计算,DRAM与逻辑芯片采用3D堆叠(晶圆对晶圆混合键合)。紫光国芯SeDRAM性能瞩目:带宽8656GB/s(HBM3E的7倍),功耗仅为传统DRAM的9%。混合键合pitch 3um,IO数量131072个(HBM3仅1024个)。紫光国芯2020年已量产SeDRAM,爱普存储2021年发布VHM方案,芯盟科技2022年推出HITOC方案。矿机市场率先落地,端侧AI或成新增长极。

性能优势——带宽7倍于HBM,功耗仅9%

WOW 3D堆叠DRAM性能领先的核心在于混合键合工艺。传统HBM采用Microbump(焊球连接),pitch几十微米。WOW 3D堆叠DRAM采用混合键合(直接铜-铜互连),pitch可缩小至3um以下,IO密度大幅提升。紫光国芯SeDRAM的混合键合pitch为3um,有超过6.4万个混合键合孔,最大通孔密度110,000/mm²。

具体性能:2层64Gb(8GB)SeDRAM产品,IO数量131072个,IO速度541Mbps,带宽8656GB/s。对比HBM3(192Gb/24GB,1024个IO,7168Mbps,带宽819GB/s),SeDRAM带宽是HBM3的10倍以上。功耗方面,SeDRAM仅为传统DRAM的9%(HBM3为53%)。每GB带宽135GB/s(HBM3仅4.7GB/s)。功耗优势来自去掉PHY、IO速度慢、3D封装路径短、混合键合电阻小等多重因素。

产业布局——紫光国芯/爱普/芯盟三足鼎立

紫光国芯2020年量产SeDRAM,是WOW 3D堆叠DRAM的先行者。SeDRAM采用Wafer on Wafer混合键合工艺,DRAM和Logic Die面积相同(25.24×23.86mm²)。4Gb SeDRAM由4个1Gb单元阵列构成,1Gb有8个通道、1024个I/O、34GBps带宽、0.88pJ/bit功耗。DRAM制程25nm,Logic 55nm。供应链方面,DRAM由力积电代工,混合键合由武汉新芯完成。

爱普存储2021年发布VHM方案,每GB DRAM提供超过4TB/s带宽,全窗大小可达24TB/s。供应链:爱普提供VHM设计+IP,力积电代工DRAM,台积电负责逻辑芯片和3D堆叠键合。芯盟科技2022年发布基于HITOC技术的3D DRAM架构,采用Wafer-on-Wafer和Die-on-Wafer混合键合,2022年1层DRAM方案已导入市场。兆易创新2024年成立青耘科技布局定制化DRAM(持股78%)。

端侧AI——新增长极

端侧部署本地大模型是趋势,具备高隐私性、安全性、可靠性,可提供个性化服务。DeepSeek全开源,模型可蒸馏(1.5B/7B/14B/32B/70B小模型),降低了模型部署在手机/PC等端侧的难度。但使用传统存储器仍面临存储带宽瓶颈。WOW 3D堆叠DRAM高带宽(低延时、快响应)、低功耗(延长续航),契合端侧AI场景,潜在应用包括AI手机、AI PC、汽车、机器人等。

矿机市场已率先验证WOW 3D堆叠DRAM的商业价值。中科声龙茉莉X4芯片采用3D堆叠DRAM(存储带宽1TB/s,容量5GB),处理能力65MH/s,功耗仅23W(显卡150W以上)。随着端侧AI渗透率提升,WOW 3D堆叠DRAM需求有望迎来爆发。
WOW 3D堆叠DRAM性能对比
指标WOW 3D堆叠DRAMHBM3提升倍数
带宽(GB/s)865681910.6x
IO数量1310721024128x
功耗(相对值)9%53%5.9x(低)
每GB带宽(GB/s/Gb)1354.728.7x
点击阅读报告原文: 中泰证券:AI系列之存储近存计算3D DRAM,AI应用星辰大海(64页)
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