存算一体讲了多年,真正卡住落地的是两件事:容量做不大,工艺不兼容。铭芯启睿这次公布的流片结果,正是对准这两个点。
铭芯启睿宣布完成国际首款高密度、大容量1T4R结构1Gb RRAM芯片流片,芯片代号「泰山一号」。该芯片采用1T4R存储结构,即一个晶体管搭配四个阻变存储单元,存储密度达到30Mb/mm²。公司同时表示,相关技术路线与CMOS标准工艺兼容,可在成熟产线上继续推进研发。
RRAM即阻变随机存储器,原理是通过材料电阻的高低状态来存储数据。它与传统闪存的区别在于:写入电压更低、速度更快,且可以在存储阵列内直接完成部分乘加运算。这个特性让RRAM成为存算一体的热门候选介质——数据不必搬到计算单元再搬回来,省掉的是AI推理中最耗能的那部分开销。
1T4R结构是提高密度的关键。传统1T1R结构中每个存储单元配一个晶体管,晶体管占用面积大,限制了集成密度。1T4R让一个晶体管控制四个阻变单元,相当于把控制电路的面积摊薄,单位面积能容纳的存储量显著提升。代价是控制逻辑更复杂,对一致性和良率提出更高要求。
1Gb这个容量台阶具有实际意义。此前多数RRAM产品停留在兆位级,只能用于小规模的嵌入式场景,比如微控制器的配置存储或小规模权重缓存。跨到吉位级,意味着可以承载完整的端侧模型权重,这为在终端设备上本地运行推理打开了空间——不必每次都把数据送到云端或外部内存。
与CMOS标准工艺兼容,是商业化路径上的关键一环。新型存储技术失败的常见原因不是性能不够,而是需要新建产线或大幅改造工艺,导致成本无法收敛。兼容标准工艺意味着可以借用成熟晶圆厂的现有产能,量产爬坡的资本开支与风险都大幅降低。
从产业观察角度看,这次流片对应的是端侧AI的硬件需求。模型压缩与量化让小模型的能力持续提升,但推理时的内存带宽与功耗仍是瓶颈。存算一体把计算推向存储侧,理论上能同时降低延迟与能耗,对手机、可穿戴设备、工业传感器这类电池供电场景尤其关键。
需要说明的是,流片不等于量产。从流片成功到良率达标、成本可控、客户导入,通常还要经历较长周期。高密度结构的均匀性、 endurance(擦写寿命)与保持特性,都需要在量产条件下验证。泰山一号证明的是这条路走得通,而不是这条路已经走完。