前英特尔CEO押注颠覆性内存技术Z2RAM

这项技术名为Z2RAM，由美国初创企业Nagare Labs开发。 基辛格目前参与的投资机构Playground Global领投了Nagare Labs的500万美元种子轮融资。 他对这项技术表现出相当大的兴趣，认为Z2RAM有机会结合SRAM、DRAM和闪存的优势，打造一种兼具高密度、高速度和可扩展性的新型存储器。 这项技术最重要的突破，在于重新设计了存储单元的电荷保存方式。 传统DRAM通常采用1T1C结构，即一个晶体管搭配一个电容器，通过电容器存储电荷来表示数据。

SRAM则采用不同的设计，通常需要六个晶体管组成一个存储单元。 Z2RAM试图在两者之间找到新的平衡。 它采用两个晶体管构成存储单元，不再使用传统DRAM中的独立电容器，而是利用第二个晶体管的栅极电容保存电荷。 Nagare Labs预计，第一代Z2RAM的单位面积存储密度可以达到传统SRAM的五倍以上。 这对于人工智能处理器尤其重要。 目前，AI加速器越来越依赖HBM提供巨大的内存带宽，但HBM需要复杂的堆叠封装技术，制造成本高，功耗和封装面积也存在限制。

另一方面，部分专门用于AI推理的处理器采用大量片上SRAM，以尽可能减少处理器访问外部内存的延迟。 Z2RAM的另一个重要特点是采用氧化物半导体材料，并计划通过3D混合键合技术直接集成在计算逻辑芯片上方。 这意味着它不必完全依赖传统内存芯片与处理器分离的架构，而是有机会将高密度存储层直接堆叠在计算芯片附近，缩短数据传输距离。 制造工艺方面，Nagare Labs还计划借鉴NAND闪存的垂直堆叠思路，将多个存储层逐层构建起来。 Z2RAM目前仍处于非常早期的研发阶段。

Nagare Labs刚刚完成500万美元种子轮融资，现阶段的成果主要还是实验室原型，尚未进入成熟的芯片制造阶段。 公司正在寻找能够提供研发制造能力的晶圆厂合作伙伴，希望将技术从大学实验室的洁净室环境推进到更大规模的生产验证。 按照目前的规划，Nagare Labs希望在未来四年内提供可以工作的Z2RAM存储芯片样品，并争取在未来十年内实现商业化出货。 与此同时，这项技术还面临不少工程挑战。 首先是与计算芯片的集成问题。

Z2RAM需要通过3D混合键合与处理器或AI加速器连接，但目前行业尚未形成适用于这种新型存储器的统一接口标准。 佐治亚理工学院研究人员表示，如果没有成熟的行业标准，Nagare Labs可能需要自行开发接口技术，这将增加产品设计和商业化的复杂程度。 其次是材料可靠性。 氧化物半导体在热稳定性和抗辐射性能方面具有一定优势，但材料内部可能出现原子空位等缺陷。 对于内存产品而言，可靠性往往比实验室中的峰值性能更加重要。

任何一种新型存储技术，都必须经过长期的数据保持、读写寿命、温度变化和制造一致性验证，才能真正进入商业市场。 基辛格之所以看好Z2RAM，与当前AI产业面临的内存瓶颈密切相关。 大型语言模型的训练和推理不仅需要强大的计算能力，还需要持续向处理器输送大量数据。 当计算单元的处理速度远远超过内存的数据供应能力时，处理器就必须等待数据，导致昂贵的计算资源无法充分利用。 目前，HBM是解决AI加速器内存带宽问题的主要方案，但它并非没有缺陷。

基辛格认为，Z2RAM如果能够实现预期性能，将有机会在存储密度、速度和功耗方面提供不同于现有HBM的解决方案。 值得注意的是，Z2RAM并不是一种能够在短期内解决全球DRAM和HBM供应短缺的技术。 即使未来四年能够提供工程样品，距离大规模商业化仍然存在相当长的距离。 当前全球内存供应紧张主要来自AI数据中心需求激增，以及三星、SK海力士和美光将更多产能转向HBM和服务器内存产品。 从SRAM到DRAM，再到NAND闪存，半导体产业已经形成了相对成熟的存储技术体系。

Z2RAM试图打破这些技术之间长期存在的性能与密度取舍。 不过，目前它仍是一项处于实验室阶段的技术构想，最终能否从科研成果转变为具有竞争力的商业产品，还需要时间和制造工艺的检验。