从“芯片奥林匹克”看AI芯片的未来

2026-04-16 06:25:11 · chineseheadlinenews.com · 来源: 华尔街日报

号称“芯片奥林匹克”的半导体行业年度顶级电路会议ISSCC 2026释放出一批具有直接市场意义的技术信号——三星HBM4性能数据首度公开,英伟达与Broadcom的光互联路线图趋于清晰,AMD、微软等巨头的AI加速器架构细节也相继披露。

据顶级半导体分析机构Semianalysis ,三星在本届会议上展示的HBM4技术数据显示,其带宽达3.3 TB/s,引脚速度最高可达13 Gb/s,超出JEDEC标准逾两倍,表明三星正在缩小与SK海力士之间的技术差距。与此同时,英伟达在会上提出的DWDM光互联方案,与OCI MSA行业联盟同期发布的规范高度吻合,进一步明确了下一代AI数据中心互联的技术走向。

三星HBM4若能在良率和可靠性上持续改善,将对SK海力士的市场主导地位构成实质性挑战;而光互联标准的逐步收敛,则意味着相关供应链的投资窗口正在打开。

ISSCC:半导体行业的年度技术风向标

先简单介绍一下ISSCC,国际固态电路会议,是半导体领域三大顶级学术会议之一,另外两个为IEDM和VLSI。与后两者相比,ISSCC更侧重电路集成与实现,几乎每篇论文均附有电路图及实测数据,是业界观察芯片技术实际落地进展的重要窗口。

今年的ISSCC尤为值得关注。据SemiAnalysis指出,往年ISSCC的论文对产业的直接影响参差不齐,但2026年明显不同——大量论文与当前市场热点高度相关,涵盖HBM4、LPDDR6、GDDR7、NAND闪存、共封装光学(CPO)、先进芯片间互联,以及来自联发科、AMD、英伟达、微软等厂商的处理器架构。

三星HBM4:性能突破,但良率与成本仍是隐忧

三星是三大内存厂商中唯一在本届ISSCC发表HBM4技术论文的企业。

其展示的HBM4采用12层堆叠、36 GB容量,配备2048个IO引脚,带宽达3.3 TB/s,核心DRAM采用第六代10nm级(1c)工艺,逻辑基底芯片则采用SF4先进逻辑制程。

最关键的架构变化在于基底芯片的制程分离。HBM4将基底芯片从DRAM制程迁移至SF4逻辑制程,使工作电压(VDDQ)从HBM3E的1.1V降至0.75V,降幅达32%,同时实现更高的晶体管密度与更优的面积效率。结合自适应体偏置(ABB)控制技术和4倍TSV数量提升,三星HBM4在低于1V核心电压下可达11 Gb/s引脚速度,最高可至13 Gb/s,大幅超越JEDEC HBM4标准规定的6.4 Gb/s上限。

然而,这一技术路线存在明显代价。SF4制程的成本高于SK海力士采用的台积电N12工艺及美光的内部CMOS基底方案。更关键的是,三星1c制程的前端良率去年仅约50%,尽管持续改善,但较低的良率对HBM4的毛利率构成压力。SemiAnalysis指出,三星HBM历史上的利润率本就低于SK海力士,这一格局在HBM4世代仍面临挑战。

在可靠性与稳定性方面,三星目前仍落后于SK海力士,但技术层面的追赶态势已较为明显。

LPDDR6与GDDR7:三星与SK海力士各有侧重

三星与SK海力士均在本届ISSCC展示了LPDDR6芯片。两家的产品均支持最高14.4 Gb/s的数据速率,较最快的LPDDR5X提升约35%。

在低电压性能上,两家存在差异。三星LPDDR6可在0.97V下达到12.8 Gb/s,而SK海力士在0.95V下仅能达到10.9 Gb/s,显示三星在低引脚速度下的功耗效率更具优势。三星还同步展示了基于SF2制程的LPDDR6 PHY,支持效率模式下读取宝耗降低近50%。

SK海力士的亮点则在于GDDR7。其基于1c制程的GDDR7最高可达48 Gb/s(1.2V),即便在1.05V/0.9V的低电压下也能达到30.3 Gb/s,高于RTX 5080所搭载的30 Gb/s显存。位密度达到0.412 Gb/mm?,显著优于三星1b制程的0.309 Gb/mm?。

值得注意的是,SemiAnalysis指出,英伟达此前公布的搭载128GB GDDR7的Rubin CPX大上下文AI处理器,已从2026年路线图中基本消失,英伟达转而聚焦于Groq LPX方案的推出。

光互联:英伟达DWDM路线与行业标准趋于收敛

光互联是本届ISSCC另一核心议题,直接关系到下一代AI加速器集群的组网方式。

英伟达在会上提出了基于DWDM(密集波分复用)的光互联方案,采用每波长32 Gb/s、8个波长复用的架构,并以第9个波长进行时钟转发,以简化SerDes设计、提升能效。这与OFC 2026前夕成立的OCI MSA(光计算互联多源协议)所发布的规范高度吻合——OCI MSA聚焦于200 Gb/s双向链路,采用4波长50G NRZ的DWDM方案用于规模扩展(scale-up)互联。

这一进展厘清了此前市场的疑惑:英伟达的COUPE光引擎面向200G PAM4 DR光学的规模扩展(scale-out)交换,而DWDM则用于规模扩展(scale-up)互联,两条路线并行不悖。

Broadcom方面,其展示了6.4T MZM光引擎,由64路约100G PAM4通道组成,并在Tomahawk 5 51.2T CPO系统中完成测试验证。Broadcom表示未来将切换至COUPE方案,但现有产品仍沿用其他封装路线。

Marvell则展示了面向数据中心园区场景的800G Coherent-Lite收发器,功耗仅为3.72 pJ/b(不含硅光子),约为传统相干收发器的一半,在40公里光纤上的延迟低于300纳秒。

先进封装与芯片间互联:多路技术竞逐

随着多芯片设计成为主流,芯片间互联成为性能瓶颈,多家企业在本届ISSCC展示了各自方案。

台积电展示了主动局部硅互联(aLSI)技术,通过在桥接芯片中引入边沿触发收发器(ETT)电路,改善信号完整性,将PHY深度从1043μm压缩至850μm,总功耗仅0.36 pJ/b。SemiAnalysis指出,该测试载体的封装设计与AMD MI450 GPU高度吻合,暗示aLSI可能是AMD下一代产品的封装方案。

英特尔展示了兼容UCIe-S标准的芯片间接口,基于22nm制程,可在标准有机封装上实现最高48 Gb/s/通道、传输距离30mm的互联,被认为是未来Diamond Rapids至强CPU的原型方案。

微软则披露了其芯片间互联细节,基于台积电N3P制程,在24 Gb/s下系统功耗为0.33 pJ/b,SemiAnalysis认为这正是微软Cobalt 200 CPU中连接两颗计算小芯片的定制高带宽互联。

AI加速器:AMD、微软、Rebellions架构细节首度公开

AMD在会上详细介绍了MI355X GPU相对于MI300X的改进。核心计算芯片(XCD)从N5迁移至N3P制程,矩阵吞吐量翻倍而面积不变;IO芯片(IOD)从4颗合并为2颗,减少了芯片间互联开销,互联功耗降低约20%。

微软Maia 200是本届会议披露的另一重要AI加速器。作为目前主流HBM加速器中最后坚守光罩级单片设计的产品,Maia 200基于台积电N3P制程,集成超过10 PFLOPS的FP4算力、6颗HBM3E及28路400 Gb/s全双工芯片间链路,封装方案与英伟达H100类似,采用CoWoS-S中介层。

韩国AI芯片初创公司Rebellions则首度公开了其Rebel100加速器的架构细节。该芯片采用三星SF4X制程及I-CubeS先进封装,配备4颗计算芯片和4颗HBM3E,并集成硅电容以改善HBM3E供电质量。SemiAnalysis指出,三星可能通过捆绑I-CubeS封装与前端制程,并以HBM供货条件为筹码,推动这一尚未获得主流AI加速器采用的封装技术打入市场。


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