AI芯片，迎来MRAM时代

近日，半导体设计企业 SemiFive 正式宣布，已与中国 AI 芯片创新企业寒序科技(ICY Tech) 达成深度技术合作，成功联合研发出一款集成嵌入式磁阻随机存取存储器（eMRAM）的高性能人工智能芯片。这一突破性成果不仅融合了双方在芯片设计与存储技术领域的核心优势，更标志着 MRAM 这一新兴存储技术在 AI 芯片领域的商业化应用迈出关键一步。

MRAM（磁阻随机存取存储器）作为一种极具潜力的非易失性存储技术，其核心工作原理是通过对磁性材料施加精准控制的电流，激发电子自旋现象，进而实现数据的快速读写操作。与当前广泛应用的 DRAM（动态随机存取存储器）相比，MRAM 技术展现出三大显著优势：其一，功耗表现更为出色，在相同数据处理量下，能耗可降低 30% 以上，这对于对续航敏感的边缘计算设备至关重要；其二，读写速度更快，数据访问延迟可缩短至 DRAM 的一半左右，能够有效提升 AI 芯片的运算效率；其三，具备更高的物理耐用性，擦写次数可达 10¹⁵次以上，远超 DRAM 的使用寿命。同时，MRAM 的比特单元结构设计更为紧凑，相比 SRAM（静态随机存取存储器）的单元体积缩小约 40%，这使得在相同的芯片物理面积内，MRAM 能够实现更高的数据存储密度，为芯片集成度的提升创造了有利条件。而此次研发中采用的 eMRAM（嵌入式磁阻随机存取存储器），则是将 MRAM 存储单元直接嵌入片上系统（SoC）或微控制器（MCU）的核心设计方案，能够实现存储与运算单元的深度融合，进一步优化芯片性能。

此次联合研发的 eMRAM AI 芯片属于专用集成电路（ASIC）范畴，采用先进的 8 纳米工艺节点制造，专为具身智能（物理 AI）与自动驾驶两大高端应用场景量身打造。在具身智能领域，该芯片可满足机器人、智能终端等设备在复杂物理环境中实时感知、决策与执行的需求；在自动驾驶场景下，则能够为车辆的环境感知、路径规划、决策控制等核心功能提供高效算力支持，助力提升自动驾驶系统的响应速度与可靠性。

在技术研发分工方面，寒序科技充分发挥其在存储架构设计领域的深厚积累，针对性地开发了适用于 AI 推理任务的定制化 MRAM 架构。该架构不仅在比特单元设计、外围电路优化方面实现了技术突破，更创新性地研发出面向加速器架构的高带宽读出技术，能够有效解决 AI 推理过程中数据传输的带宽瓶颈问题，确保运算单元与存储单元之间的数据交互高效顺畅。作为三星电子代工业务的核心设计方案合作伙伴，SemiFive 在高端定制半导体领域拥有丰富的项目经验，其技术团队已深度参与 AI、高性能计算、边缘 AI 等多个前沿领域的芯片设计项目，尤其在先进工艺节点的芯片设计、系统集成优化等方面具备行业领先的技术能力，为此次芯片的成功研发提供了关键的技术支撑。

值得关注的是，SemiFive 与寒序科技在这款芯片中创新性地采用了近存计算（PNM）架构。这种架构的核心优势在于将数据运算单元与存储单元进行物理层面的近距离集成，实现了 “运算靠近存储” 的设计理念，使得芯片无需依赖外部网络连接即可完成边缘计算任务。依托这一先进架构，该芯片能够在端侧设备环境中直接运行参数规模高达 20 亿的 AI 模型，这一性能指标在当前边缘 AI 芯片领域处于领先水平。

SemiFive 相关技术负责人表示，在传统基于 SRAM 的边缘 AI 芯片设计中，由于受到芯片物理面积与功耗控制的双重限制，想要实现 20 亿参数模型的端侧运行几乎难以达成。而 MRAM 技术的低功耗、高密度特性，与近存计算架构的高效协同，成功突破了这一技术瓶颈，为边缘 AI 芯片的性能升级开辟了新路径。

目前，两家公司已完成该芯片的全部设计工作，并正式将设计方案提交至三星电子代工部门。按照计划，项目将首先进入多项目晶圆（MPW）原型制造阶段，通过原型芯片的测试与优化，验证技术方案的可行性与稳定性，之后再逐步推进规模化量产工作。不过，关于该芯片的具体商业化量产时间表，双方暂时未对外披露相关细节，行业内预计将根据原型测试进展适时公布。