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AI芯片的Z轴战争

AI芯片的Z轴战争

三星把内存堆上芯片,封装产能告急,缓存也要立体化

2026年8月5日 · 阅读约 9 分钟

昨天我们刚聊完,存储成了AI的下一堵墙。今天,闪存峰会的第二场大戏,就有巨头站出来拆墙了。8月5日,三星在FMS 2026上扔出一颗"技术核弹":业界首个zHBM概念模型,把高带宽内存直接垂直堆叠在AI芯片之上,喊话性能达到HBM5的8倍。同一天,台积电被曝出要把核心的CoW封装工序外包出去,Neo Semiconductor则拿出了能把片上缓存放大5倍的X-SRAM。

三件事指向同一个方向:芯片不再甘心躺在一个平面上,开始往"高"处长。三星管这个方向叫Z轴,也就是垂直方向。过去十几年,芯片产业的竞争写在XY平面上——光刻机把晶体管画得多细、一块晶圆上能切多少颗。如今大家发现,算力堆到一定程度,平面装不下了,得往天上要空间。

一、三星zHBM:把内存"种"在芯片上面

先说三星这枚zHBM。z是Z轴的意思,HBM还是那个高带宽内存,但摆放方式彻底变了。今天的HBM,是像一摞书一样立在GPU旁边,靠硅中介层和密密麻麻的微凸点跟GPU通信;zHBM则把整摞内存直接架到AI芯片的正上方,垂直供电、垂直散热、垂直通信。

这么做的好处肉眼可见:数据在芯片和内存之间走的路,从"拐个弯绕到旁边"变成"直线上下",信号传输距离大幅缩短。距离短,延迟就低,带宽还能成倍往上加。三星给的目标是HBM5性能的8倍——这个数字够吓人,目前HBM5本身还在路上,三星等于直接给下一代定了个大跨度的标。

支撑zHBM的关键工艺,是晶圆键合。这词这两天出现的频率很高,昨天铠侠的CBA、SK海力士的4D NAND,底层逻辑都是它——把两片已经做好的晶圆,像贴面膜一样严丝合缝地贴在一起,让上下层的电路直接对起来。三星这次更进了一步,不只键合存储和逻辑,还琢磨怎么把供电、散热都叠进去。用一句话概括:HBM从GPU的"邻居",要变成GPU的"楼上层"了。

三星zHBM速览

形态:HBM垂直堆叠于AI芯片正上方(Z轴)
目标:性能达HBM5的8倍
关键工艺:晶圆键合,垂直供电/散热/通信
同台:V10 BV-NAND原型,超400层,密度提升10倍

二、台积电封装告急:连CoW都开始外包

往Z轴长的不只存储,还有封装。8月5日,TrendForce集邦咨询的报告说得很直接:AI封装缺口高达20%,台积电正在扩大CoW封装的外包规模,把核心的CoW工序分流给日月光(ASE)等外包封测厂。

CoW全称Chip on Wafer,是CoWoS先进封装里最核心的步骤——把多颗计算芯片先贴到一片硅中介层上,再整体扣到基板。这个环节台积电一直攥在自己手里,如今破天荒往外分,原因只有一个:英伟达的GPU订单把它挤爆了。一颗AI加速器要用上2.5D甚至3D封装,一片晶圆上能同时堆好几颗大芯片,产能全靠它撑,而台积电自己的CoWoS产线已经排到满。

把CoW放出去给OSAT,在台积电的历史上是罕见的。过去它连先进封装都不太愿意做,觉得是"苦活",如今AI需求倒逼它连"半成品"都要外协。TrendForce的判断是,2026年底封装缺口能从20%收窄到10%。封装,这个当年台积电顺手做做的副业,已经成了整个AI芯片出货的天花板。谁能把立体堆叠做得多、做得快、做得好,谁就卡住下一轮算力供给的喉咙。

三、缓存也要立体化:2T SRAM把片上存储放大5倍

存储往Z轴长,封装往Z轴长,离计算引擎最近的缓存,也在想办法往Z轴长。同样是8月5日,Neo Semiconductor在FMS 2026发布了一套叫NEO.AI的内存方案,其中一款X-SRAM设计,宣称能把片上缓存容量拉高5倍,直接干到GB级。

SRAM是所有内存里最快的一种,直接埋在CPU、GPU核心旁边,专门存最热的数据。但SRAM贵得离谱,一个存储单元要6个晶体管,占的面积大,容量一直上不去——今天一颗旗舰芯片的片上缓存,撑死也就百来MB。Neo的做法是把单元从6T砍到2T,再通过3D堆叠往上叠,同样面积下缓存容量翻了5倍。如果成了,大模型的KV缓存、算子中间结果都能更多地留在"家门口",少去跟HBM抢带宽。

当然,2T SRAM不是没有代价。单元变小,读写速度、漏电、良率都要重新打磨,Neo自己说这是设计阶段,离量产还有距离。但它瞄准的问题非常真:AI芯片现在最大的浪费,就是把数据从缓存搬到内存、再从内存搬回缓存。把缓存做大做近,等于直接给算力"松绑"。

四、国产设备,摸到了韩系大厂的门

Z轴战争火热的背后,是制造设备的支撑。同一天,另一条消息在供应链里传开:据多家媒体报道,为应对美国出口管制的不确定性,三星和SK海力士正在评估、测试中微公司的刻蚀设备,部分指标据说优于海外同类产品。

中微是国产刻蚀设备龙头,刻蚀机干的是把晶圆上多余的硅"抠掉"的活,跟光刻、薄膜沉积并称三大核心工艺。过去韩系存储巨头采购设备,几乎只在美日荷几家之间挑,中微的设备能进入它们的评估视野,本身就说明国产设备的技术水位,已经够到了先进产线的门槛。对晶圆键合、高密度堆叠这类新工艺来说,刻蚀精度的要求只会更高,设备商的话语权也跟着水涨船高。

需要说明的是,这类消息目前还停留在"评估测试"阶段,离大规模下单、量产装机能差着十万八千里,中微官方也没有公开确认。但它释放的信号值得记一笔:当芯片竞争从平面走向立体,先进制程之外的设备、材料、封装每一个环节,都在悄悄重排座次,而国产设备正试图挤进这张牌桌。

串起来看:芯片竞赛,从平面卷进立体

把今天的新闻放在一起看,故事其实很连贯。昨天说存储成了AI的瓶颈,今天三星就抛出zHBM——把内存叠上芯片,用垂直空间换性能;台积电那边封装产能被挤爆,被迫把核心工序外包;Neo在缓存上做3D堆叠;国产设备则试图在这条新产线上分一杯羹。存储、封装、缓存、设备,全线都在往Z轴使劲。

为什么是现在?因为平面工艺的物理红利正在见底。晶体管越做越小越来越难,光靠"画得细"已经喂不饱AI的胃口,大家不约而同选择了另一条路——往上叠。这条路的门槛跟过去完全不同:它不只看光刻,更看键合精度、散热设计、良率控制、设备一致性。谁先在立体方向趟出成熟工艺,谁就能在下一轮拿到主动权。芯片的战争没有结束,只是从二维平面,卷进了三维空间。

对普通读者来说,这场Z轴战争最终会以看得见的方式落地:更便宜的AI推理、手机上能跑更大的模型、数据中心不用再"电老虎"式地堆机柜。而对产业来说,它意味着过去十年固化的排名——谁做光刻、谁做存储、谁做封装——都可能被重新洗牌。今天的三星、台积电、Neo、中微,不过是这场立体化浪潮里,第一批跳下水的人。

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芯闻简述 · 芯片 × AI × 国产替代

数据来源

韩联社/Yonhap · Samsung unveils industry's 1st zHBM concept, targeting 8-fold HBM5 performance,2026-08-05

财联社/每日经济新闻 · 三星电子开启"Z轴"时代,可垂直堆叠于AI芯片的HBM要来了,2026-08-05

TrendForce集邦咨询 · 英伟达订单承压台积电CoWoS产能,核心CoW工序向外封测厂商分流,2026-08-05

IT之家/C114 · Neo Semiconductor公布2T SRAM(X-SRAM),宣称可实现5倍片上缓存容量,2026-08-05

财联社/凤凰科技 · 消息称三星、SK海力士评估测试中微公司设备,2026-08-05