cpu|只有阿里腾讯才懂的芯片秘密

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作者| 宇多田
出品| 虎嗅科技组
封面来自视觉中国

就在昨天，中国内存厂商长鑫存储（便是睿力集成），其悄然变更的股东信息引发了一些媒体和产业骚动。

因为在新增的19位股东中，“阿里巴巴”“腾讯”这两个名字极为引人瞩目。

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图片来自企名片

合肥长鑫，这家成立于2016年，但注册资金高达485.7亿人民币的“创业公司”，是目前大陆唯一一家拥有Dram内存自主生产能力的芯片厂，背负着众多期望。而毫不意外，这个作为服务器“三大物理硬件”之一的内存芯片类型，对云计算巨头有多重要，自然不必多说。

易失性存储器 Dram，与NAND闪存同为存储产业最为流行的芯片类型，是一个全球规模约为900亿美元的市场（数据来自TrendForce）。这个数字看起来虽然并不庞大，但几乎被三星、海力士以及美光三巨头瓜分完毕。

因此，从供需稳定来看，正是由于真正Dram制造厂在国内的稀缺性等原因，让管理着庞大服务器机群的云计算厂商，需要提高对N种采购备选方案的掌控力。

作为超大数据中心的运营者，云厂商们都是Dram芯片的巨大消耗者。举个例子，亚马逊曾在2019年因三星Dram产品在设计层面存在底层缺陷而取消订单，对后者当季营业利润打击很大。

另一方面，权威市场分析机构Digitime整合业内消息来源认为，2022年云服务器和数据中心应用将成为Dram芯片市场主要增长动力，恢复大量出货势头，预计整体市场需求将增长15-20%；此外，美光在2022第一财季的数据重心业务增幅高达70%，主要贡献来自Dram与SSD产品。

而消息人士告诉虎嗅，业内预计从2022年第二季度开始，数据中心需求才能更加明显。

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云巨头的硬件掌控力野心

另一边，毋庸置疑，与CPU、GPU及各类加速器一样，存储芯片对服务器架构创新与性能的颠覆同样具有极其重要的影响。

对于云厂商，巨大的计算并行处理量与神经网络规模巨幅增长，必然要求处理器更快从内存获取数据（这一点在文章《干掉英伟达？》里曾多次提及）。但宁畅信息技术专家告诉虎嗅，当前计算机是冯诺依曼架构，计算数据必须放在Dram内才可计算。所以，程序的大小决定了内存的大小。

“因此，单个程序和数据占用内存空间不断增加，导致内存容量持续扩张。为保持性能不下降，内存速率需与计算核数量同步增加。但实际已经快做不到了。”

去年，IEEE研究员兼3D存储芯片专家Joungho Kim也曾喊话，内存与处理器之间的性能差距比任何时候都要大，冯诺依曼架构现在应该叫“冯诺依曼瓶颈”。

因此，更多内存技术创新，在近年来，便围绕“怎样减少数据在芯片间的移动”展开了。

在阿里云开发者社区，数据专家曾详细科普过HBM（高带宽内存）、HBC（混合存储立方）等新型服务器内存。这一技术路径的思路比较直接好懂——让内存尽可能靠近CPU或GPU。

更具体一点，就是将处理器与内存堆叠成一个3D矩阵，然后凿在服务器主板上。

它的最大优势，理论上，便是可以在极低频率与能耗下带来大带宽。

这一技术路径反应在产品上，便是2021年8月三星发布的内存处理芯片——HBM2-PIM。三星技术专家用一种叫做硅穿孔（TSV）的互联线把Dram垂直连在一起，放在逻辑芯片上（下图）。

通俗一点讲，就是让一堆Dram簇拥着计算单元，齐心协力做跟AI任务相关的神经网络计算。

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3D堆叠PIM-HBM

这一技术在2021年曾引起过存储产业内的轰动，但还尚停留在实验阶段。不过，头部存储企业已纷纷闻风而动。譬如，美光悄然为一种3D Dram技术提交了专利申请，而半导体材料巨头应用材料也迅速发布了一套3D Dram材料工程方案。

正如，EEtimes所说，这可能需要好几年，但 Dram 很可能会追随NAND的脚步，走向3D。

而阿里前段时间也曾发布过基于Dram 的3D 堆叠存算一体芯片，相关论文还被ISSCC 2022收录。当然，此为研究，并未投产，但这也是一个非常重要的信号。