闪迪新专利探索:NAND闪存3D堆叠新架构,直击存储容量与带宽难题

   发布时间:2026-06-22 14:07 作者:CHINAZ

随着人工智能与高性能计算领域对算力的需求呈指数级增长,存储技术正面临前所未有的挑战。传统DRAM与NAND闪存方案在容量、带宽和延迟等方面的局限性日益凸显,迫使行业加速探索突破性解决方案。高带宽内存(HBM)虽通过垂直堆叠技术提升了带宽,但其产能瓶颈、单堆容量限制以及必须放置在主芯片侧边的物理约束,导致数据传输延迟问题难以根治。与此同时,NAND闪存虽具备成本低、容量大的优势,却因与计算核心距离较远,始终无法达到DRAM级别的读写速度。

闪迪公司近期公布的专利技术(专利号US 12,430,274 B2)提出了一种颠覆性的3D堆叠架构,试图通过空间重构破解存储与计算之间的性能矛盾。该方案将搭载CMOS键合阵列(CBA)的NAND闪存存储裸片直接堆叠在主计算裸片下方,形成"计算-存储"垂直集成单元。主计算裸片可配置为AI加速器或GPU,而HBM DRAM则作为辅助存储单元保留在同一中介层上,但二者分工明确:HBM专注处理低延迟、高优先级的即时数据,NAND闪存则承担大容量数据读写任务。这种设计通过宽通道互联技术显著降低了数据传输延迟,同时将硬件成本与整体功耗控制在合理范围内。

技术细节显示,该架构中的CBA存储裸片采用单片集成设计,将大容量NAND存储层与CMOS逻辑电路层融合为一体。这种结构不仅简化了制造流程,还通过跨裸片布线方案实现了信号的高效传输。在完整计算核心的构建中,多核处理器与CBA存储裸片通过中介层直接连接,形成非易失性存储与计算单元的直连通路。系统可根据需求在处理器与存储裸片的周边配置多组HBM堆叠单元,进一步平衡性能与成本。

闪迪此前公布的高带宽闪存(HBF)技术已展现出垂直堆叠方案的潜力。通过类似HBM的分层架构,HBF将多层NAND闪存通过硅通孔(TSV)互连,单堆容量可达4TB,远超当前HBM的32-64GB水平。但新专利提出的3D堆叠架构更进一步,通过物理位置的重构彻底改变了数据流动路径。实验数据显示,这种设计可使NAND闪存与计算核心之间的传输延迟降低至传统方案的1/3,同时功耗下降40%。

尽管该专利构建了技术壁垒极高的存储架构蓝图,但其商业化仍面临多重挑战。整机功耗控制、单封装集成NAND与DRAM的制造成本、以及跨裸片信号完整性的维护,都是需要攻克的关键工程问题。当前行业主流产品仍采用技术门槛较低的"侧边并置"方案,即HBM与计算核心平行放置于中介层两侧。这种标准化设计虽已实现商用,但在性能扩展性上存在明显局限。闪迪能否将专利中的前沿架构转化为可量产的产品,将成为决定其能否在存储竞赛中占据先机的关键。

业内分析指出,闪迪的专利布局反映了存储行业向"计算存储一体化"演进的趋势。通过将存储单元与计算核心进行物理级融合,该技术有望重新定义数据中心与边缘设备的硬件架构。然而,从专利到产品的转化需要跨越技术验证、生态适配和成本控制三重门槛。特别是跨裸片布线方案的专利保护,可能使竞争对手难以简单复制这种设计,为闪迪争取到宝贵的市场窗口期。但最终能否成功,仍取决于其能否在工程实现上找到性能、成本与可靠性的平衡点。

 
 
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