随着边缘AI技术加速演进,存储方案的选择已成为系统设计中的关键决策。本文基于华邦电子的技术分享,深入解析其推出的CUBE(Customized Ultra-Bandwidth Elements)创新产品,并围绕边缘AI、汽车电子及市场趋势等核心话题展开说明,帮助您快速掌握这一被称为“小号HBM”的存储技术特点与商业价值。
一、边缘AI存储概述
与AI训练场景主要采用GPU搭配HBM有所不同,边缘AI对内存的需求更加多元,DDR、GDDR、LPDDR等不同类型适用于各类应用场景。华邦电子产品总监朱迪指出,推动AI落地的三大核心要素是算力、运力和存力。在边缘侧,响应速度更快、数据安全性更高,且能有效降低总体拥有成本,因此算力向边缘端下沉已成为明确趋势。
二、CUBE产品详解
1. 什么是CUBE?
CUBE(Customized Ultra-Bandwidth Elements)是华邦电子针对SoC与DRAM合封过程中遇到的挑战而精心设计的创新内存产品。它属于紧凑型超高带宽DRAM,专为边缘计算场景打造。其核心架构是将SoC裸片置于DRAM裸片上方,无需在SoC上采用TSV(Through-Silicon Via)工艺,从而有效降低成本并缩小封装尺寸,同时改善散热表现。
2. CUBE的核心优势
- 节能省电:功耗低于 1pJ/bit,可显著延长设备运行时间并优化能源利用效率。
- 性能卓越:带宽范围覆盖 16GB/s 至 256GB/s,大幅超越行业标准水平。
- 尺寸紧凑:基于20nm制程,每颗芯片容量为1Gb~8Gb,2025年将推出16nm制程版本。引入TSV技术可进一步增强信号完整性与电源完整性,以9μm pitch缩小IO面积并改善散热效果(CUBE置下、SoC置上时)。
- 高经济效益与高带宽:IO速度在1K IO下可达2Gbps,与28nm、22nm等成熟工艺的SoC集成时,带宽可达到32GB/s~256GB/s,相当于HBM2带宽水平,也相当于4至32个LP-DDR4x 4266Mbps x16 IO的性能。
- SoC芯片尺寸优化:SoC(不带TSV,置上)堆叠在CUBE(带TSV,置下)之上,去除TSV区域损失后,芯片尺寸得以缩减,为边缘AI设备带来显著的成本优势。
小提示: CUBE的低功耗特性(<1pJ/bit)使其非常适合电池供电的边缘设备,例如便携式AI摄像头、物联网网关等,能够显著延长续航时间。
3. CUBE与HBM的区别
朱迪表示,CUBE与HBM最大的差异在于容量。HBM容量极大,而CUBE容量相对较小。华邦专注于利基型存储与中小容量存储市场,目标应用以边缘端为主。云端算力下沉到边缘侧,既能提升响应速度,又能更好地保护数据隐私与安全。边缘端还可执行推理或少量训练任务,强大的边缘AI能力有助于降低整体系统成本。
4. CUBE的典型应用场景
- 独立ISP芯片:随着摄像头数量持续增长,主控处理器自带的ISP资源不足时,厂商会开发自己的ISP芯片,低功耗的LPDDR4或CUBE将迎来巨大市场机遇。
- IP Camera(家用或行业用):目前最高阶的存储方案采用DDR4或LPDDR4,未来CUBE有望进入该领域。
- 汽车传感器:以汽车为例,雷达、摄像头等传感器在端侧进行数据预处理,若感知算力足够强劲,可减轻主控芯片负担,实现成本优化。
常见问题1:CUBE是否支持所有类型的SoC?
答:CUBE专为与SoC堆叠集成而设计,特别适合28nm、22nm等成熟工艺的SoC。集成时,SoC无需使用TSV,因此成本更具优势。目前基于20nm DRAM工艺,未来将升级到16nm,兼容性持续提升。
常见问题2:为什么边缘AI需要如此高的带宽?
答:边缘AI设备需要实时处理图像、视频、传感器数据,高带宽内存能够保证数据快速传输,避免AI推理出现延迟。CUBE提供的16~256GB/s带宽可媲美HBM2,充分满足边缘高性能计算需求。
三、汽车存储应用
2022年,华邦电子位列全球第五大车用存储厂商,提供完整的中小容量存储产品线,包括NOR Flash、DDR3等,广泛应用于车用传感器、ADAS、智能座舱等场景。
随着汽车仪表盘走向集成化、一芯多屏(娱乐屏、信息屏、仪表屏),系统通常配备冗余备份。若主控芯片发生故障,屏幕仍需保持显示,此时小系统配合华邦的中小容量存储显得至关重要。
汽车生态也在发生变化:华邦过去的直接客户是Tier1,如今也开始向车厂直接供货,同时与IDH或主控平台厂商紧密协作,将适配方案提供给终端客户。
新挑战与应对策略
汽车行业竞争日趋激烈,产品迭代周期不断缩短(一年一款甚至几款新车上市),汽车价格快速下行。这对存储芯片厂商的产品迭代速度与供应能力提出了更高要求。华邦通过提升研发能力、优化制程工艺来降低成本,助力客户实现降本目标。
小提示: 在汽车电子设计中,考虑采用华邦的CUBE或中小容量DRAM作为冗余系统的独立存储,可显著提高系统可靠性并降低主芯片失效时的风险。
四、市场趋势与展望
中小容量存储芯片相较于大容量产品涨幅较小,价格上升趋势相对温和。朱迪认为,存储行业前几大企业此前出现亏损是不正常现象,合理的价格调整有助于行业健康发展。
对于2024年下半年至2025年上半年,华邦持乐观态度:电子行业电脑、智能手机出货量增加将带动整体市场回暖。此外,HBM占DRAM产能今年仍为个位数,据第三方报告预测,明年可能达到30%,加上PC从DDR4向DDR5迁移,将进一步挤占产能。朱迪预计明年可能成为存储大年,尤其是中小容量、利基型存储市场将迎来较好发展机遇。因此,华邦在去年行情不佳时仍持续扩充产能,以应对未来需求的增长。
华邦的产品布局
面向边缘AI,华邦除了CUBE之外,还积极拓展定制化、半定制化创新型产品。通用类产品市场波动较大、同质化竞争严重,而客户实际需求差异显著,尤其是领先厂商往往有独特的设计需求。华邦将持续提供创新型存储解决方案,满足多样化应用需求。
常见问题3:为什么华邦看好中小容量存储市场?
答:因为边缘AI、汽车电子、物联网设备大多需要1Gb~8Gb的中小容量内存,这些领域增长迅速。同时,HBM和DDR5大量占用产能,导致利基型存储供给受限,价格有望回升,市场空间广阔。
常见问题4:CUBE产品何时可以量产?
答:文中未给出具体量产时间,但华邦已在20nm工艺上提供样品,2025年将推出16nm工艺。目前可联系华邦获取最新评估样品和设计支持。
总结: 华邦电子的CUBE产品以“小号HBM”的精准定位,为边缘AI设备提供了低功耗、高带宽、小尺寸的存储方案,在ISP芯片、IP Camera、汽车电子等领域展现出广阔的应用前景。结合对中小容量存储市场的积极布局,华邦有望在即将到来的存储大年中充分把握增长机遇。
