隨著高效能運算（HPC）工作負載日益復雜，生成式 AI 正加速整合進現代系統，推動先進內存解決方案的需求因此日益增加。為了應對這些快速演進的需求，業界正積極發展新一代內存架構，致力于提升帶寬、降低延遲，同時增加電源效能。DRAM、LPDDR 以及利基型內存技術的突破正重新定義運算效能，而專為 AI 優化的內存方案，則扮演了驅動效率與擴展性的關鍵角色。華邦的半定制化超高帶寬元件 (CUBE) 內存即是此進展的代表，提供高帶寬、低功耗的解決方案，支持 AI 驅動的工作負載。本文將探討內存技術的最新突破、AI 應用日益增長的影響力，以及華邦如何透過策略性布局響應市場不斷變化的需求。
先進內存架構與效能擴展
內存技術正迅速演進，以滿足 AI、AIoT 與 5G 系統對效能的嚴苛要求。產業正迎來前所未有的架構革新，DDR5 與 HBM3E 的廣泛應用將成為新趨勢，這些技術可同時提供更高帶寬與更佳的能源效率。DDR5 的單腳位數據速率最高可達 6.4 Gbps，每模塊可達 51.2 GB/s，效能幾乎為 DDR4 的兩倍，且工作電壓由 1.2V 降至 1.1V，進一步提升功耗效率。HBM3E 則將帶寬推升至每堆棧逾 1.2 TB/s，為 AI 大型訓練模型提供理想的效能。然而，其高功耗特性使其不適合用于移動設備與邊緣端部署。
隨著 LPDDR6 預計在 2026 年突破 150 GB/s 的帶寬，低功耗內存正朝向更高的傳輸效率與能源效益邁進，以應對 AI 智能型手機與嵌入式 AI 加速器所面臨的挑戰。華邦正在研發小容量的 DDR5 和 LPDDR4 解決方案，以便對功耗要求應用進行優化。同時，華邦推出了 CUBE 內存，旨在實現超過 1 TB/s 的帶寬并降低熱耗散。
CUBE 的未來容量預期可擴展至每組 8GB，甚至更高。例如，采用單一光罩區（reticle size）制程的 4Hi WoW 堆棧架構，可實現逾 70GB 的容量與 40TB/s 的帶寬，使 CUBE 成為 AI 邊緣運算領域中，相較傳統內存架構更具優勢的替代方案。
此外，CUBE 的子系列 CUBE-Lite 提供 8-16GB/s 的帶寬（相當于 LPDDR4x x16/x32），其運作功耗僅為 LPDDR4x 的 30%。在不搭載 LPDDR4 PHY 的情況下，SoC 僅需整合 CUBE-Lite 控制器，即可達成相當于 LPDDR4x 滿速的帶寬表現，不僅可節省高額的 PHY 授權費用，更能采用 28nm 甚至 40nm 的成熟制程節點，達成原先僅能在 12nm 工藝下實現的效能水平。
此架構特別適用于整合NPU 的 AI-SoC、AI-MCU，可驅動具備電池供電需求的 TinyML 終端裝置。搭配 Micro Linux 操作系統 與 AI 模型執行，可應用于 IP 攝影機、AI 眼鏡、穿戴式設備等低功耗 AI-ISP 終端場景，有效達成系統功耗優化與芯片面積縮減的雙重效益。
生成式AI 部署下的內存瓶頸
生成式 AI 模型的指數級增長將帶來前所未有的內存帶寬與延遲挑戰。特別是基于 Transformer 架構的 AI 工作負載，對運算吞吐量與高速數據存取能力有極高需求。
以 LLamA2 7B 為例，在 INT8 模式下部署至少需要 7GB 的內存，即便轉為 INT4 模式仍需 3.5GB，凸顯目前移動設備內存容量的限制?，F階段使用 LPDDR5（帶寬 68 GB/s）的 AI 智能型手機，已面臨明顯瓶頸，市場急需 LPDDR6 的進一步發展。然而，在 LPDDR6 商用化之前，仍需有過渡性解決方案來填補帶寬缺口。
從系統層面來看，機器人、自動駕駛汽車與智能傳感器等 AI 邊緣應用也對功耗與散熱提出更嚴苛的挑戰。盡管 JEDEC 標準正朝 DDR6 與 HBM4 演進，以提升帶寬利用率，華邦的 CUBE 內存作為一種半定制化架構，則提供符合 AI SoC 要求的高擴展性與高效能替代方案。CUBE 結合了 HBM 級別帶寬與低于 10W 的功耗，是邊緣 AI 推理任務的理想選擇。
散熱與能源效率的雙重挑戰
將大型 AI 模型部署至終端設備，將面臨顯著的散熱與能源效率挑戰。AI 工作負載本身即需大量能耗，所產生的高熱容易影響系統穩定性與效能表現。
? 裝置端內存擴充：
為減少對云端 AI 處理的依賴并降低延遲，行動裝置需整合更高容量的內存。然而，傳統 DRAM 的擴展已接近物理極限，未來須透過混合式架構，整合高帶寬與低功耗內存以突破瓶頸。
? HBM3E 與CUBE 的比較：
盡管 HBM3E 可實現極高的數據傳輸速率，但其單堆棧功耗超過 30W，并不適用于移動邊緣應用。華邦的 CUBE 則可作為替代型最后層快取 (Last Level Cache, LLC)，有效降低對芯片內 SRAM 的依賴，同時維持高速數據存取能力。隨著邏輯制程邁入次 7nm 時代，SRAM 面臨更嚴重的縮放瓶頸，凸顯新一代快取解決方案的迫切需求。
? 散熱優化策略：
AI 處理可能導致單一芯片產生超過 15W 的熱負載，因此，如何有效分配功耗與進行熱管理成為關鍵。華邦透過 CUBE 采用的 TSV（Through Silicon Via, 硅穿孔）封裝技術，并優化內存的刷新周期，協助在小型化裝置中實現 AI 執行的最佳能效。
DDR5 與DDR6：推升AI 運算效能的催化劑
DDR5 與 DDR6 的演進標志著 AI 系統架構的重大轉折點，帶來更高的內存帶寬、更低延遲以及更佳的擴展性。
DDR5 采用 8 組 Bank Group 架構與芯片內建的 ECC（Error-Correcting Code , 錯誤修正碼），提供優異的數據完整性與效能，非常適合用于 AI 強化的筆記本電腦與高效能 PC。其單模塊的最大傳輸率達 51.2 GB/s，能支持實時推理、多任務處理與高速數據運算需求。
DDR6 目前仍在研發階段，預期將實現超過 200 GB/s 的模塊帶寬，功耗降低約 20%，并針對 AI 加速器進行優化設計，進一步拓展 AI 運算的極限。
華邦在AI 內存領域的策略領導力
華邦積極推動專為 AI 工作負載與嵌入式處理應用所設計的內存架構創新，其市場策略重點包括：
· CUBE 作為AI 優化內存：
透過 TSV（穿硅互連）技術，整合高帶寬與低功耗特性，CUBE 是行動與邊緣 AI SoC 的理想內存解決方案。
· 與OSAT 合作伙伴協同創新：
華邦與外包半導體封裝與測試（OSAT）伙伴密切合作，推動與下一代 AI 硬件的深度整合，優化內存封裝效率并降低系統延遲。
· 面向未來的內存創新藍圖：
華邦專注于 AI 專用內存解決方案、專屬高速緩存設計，以及優化 LPDDR 架構，致力于支持高效能運算、機器人與實時 AI 處理等未來應用。
結語
AI 驅動的工作負載、效能擴展的挑戰，以及對低功耗內存解決方案的迫切需求，正共同推動內存市場的深度轉型。生成式 AI 的迅猛發展，加速了對低延遲、高帶寬內存架構的渴求，進一步促使內存與半定制化內存技術持續創新。
華邦憑借其在 CUBE 內存及 DDR5/LPDDR 系列技術上的領先優勢，已成為新一代 AI 運算的重要推手。隨著 AI 模型日益復雜，市場對兼具高效能與能源效率的內存架構需求將更加迫切。華邦對技術創新的長期承諾，讓其持續站穩 AI 內存進化的前沿，實現高效能運算與可持續擴展性之間的最佳平衡。
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