目标提升100倍,韩国押注下一代半导体

来源:半导纵横发布时间:2026-10-14 15:43
存算一体
HBM
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从存算一体到HBM和先进封装,韩国正试图突破AI计算的性能与能效瓶颈,并为下一代半导体竞争提前布局。

随着AI计算需求持续增长,处理器与存储器之间的数据传输正成为影响计算性能和能耗的重要因素。韩国政府正通过国家级研发计划,推动存储器、先进制程和封装等技术协同发展,探索下一代AI计算架构。

10月14日,韩国科学技术信息通信部在首尔召开K-Moonshot半导体项目指导委员会和技术委员会首次会议,来自产业界、学术界和研究机构的20多名专家参加会议,围绕技术路线图、核心研发方向及系统级集成验证展开讨论。三星电子、SK海力士和半导体设备企业Jusung Engineering作为产业界代表参与其中,并就技术需求和未来研发方向提出意见。

K-Moonshot是一项跨部门研发计划,旨在通过人工智能与科学技术的融合解决国家层面的重大挑战,半导体是其中12项重点任务之一。此次半导体任务将重点推进以存储器为中心的计算架构,寻求突破AI计算在性能和能效方面面临的限制。

以存储器为中心,重新审视AI计算架构

在传统计算机架构中,处理器需要不断从存储器读取数据,并将计算结果写回存储器。随着AI模型规模扩大,数据交互量不断增加,处理器与存储器之间的传输延迟及相关能耗也随之上升。这使得单纯提高处理器的计算能力,越来越难以满足整个系统对性能和能效的要求。

韩国政府此次重点布局的Memory-centric Computing,即以存储器为中心的计算架构,着眼于改变计算与存储之间的传统组织方式。通过在存储器内部或靠近存储器的位置执行部分计算任务,可以缩短数据传输路径,减少数据搬运带来的时间和能源开销。

该任务还将提升Token/W作为研发目标之一。Token/W用于衡量单位功耗下的AI处理吞吐量,数值越高,意味着相同能耗能够支持更多AI计算。

据进一步报道,该计划提出到2035年实现每瓦处理200个Token的目标。报道指出,目前的参考水平约为每瓦处理2个Token,项目希望通过计算性能和功耗方面的协同改善,使综合能效达到当前水平的100倍左右。这属于长期研发目标,其实现程度仍有待后续技术开发和验证。

从超精细制程到HBM,覆盖多个技术环节

K-Moonshot半导体任务主要围绕三个方向展开,分别是超精细半导体、下一代堆叠式半导体,以及先进封装与系统集成验证。

在超精细半导体领域,研发重点是探索进一步突破芯片微缩物理限制的器件和制造工艺技术。随着制程微缩难度增加,单纯依靠缩小晶体管尺寸提升性能的空间受到约束,器件结构和制造工艺的创新变得更加重要。

在下一代堆叠式半导体领域,韩国政府将高带宽存储器HBM等技术纳入研发范围。HBM通过堆叠多层DRAM芯片并采用高带宽互连,满足AI加速器对数据吞吐量的需求,也是当前AI计算系统的重要组成部分。

据报道,该任务计划探索新的堆叠存储器方案,将基于DRAM的高带宽堆叠存储器HBD与基于NAND闪存的高带宽堆叠存储器HBF结合起来,尝试兼顾高速计算访问与大容量存储需求。相关方案仍处于技术开发阶段。

先进封装与系统集成则是第三个方向。韩国政府计划推动器件、制造工艺、存储器、封装和系统之间的协同研发,并探索玻璃基板、光通信和计算芯片的集成方案。

据悉,该任务分为三个阶段推进。2026年至2029年为第一阶段,重点开发超精细半导体;2030年至2032年为第二阶段,推进堆叠式半导体;2033年至2035年为第三阶段,建设集成平台。韩国政府还为2027年相关核心课题安排了250亿韩元预算。

与单颗芯片的性能测试相比,系统级集成验证更关注各项技术组合后的实际表现。韩国政府希望通过相关研发项目,将技术开发与系统实施、测试验证结合起来,并加强与现有半导体研发计划的衔接,推动基础技术逐步进入产业应用环节。

三星、SK海力士等企业参与,建立产学研协作机制

此次成立的指导委员会由半导体项目负责人Kim Ji-young担任主席,主要负责相关研发项目总体规划的制定与调整,并审议、协调重要实施事项。

委员会成员包括韩国科学技术信息通信部、韩国研究财团、三星电子、SK海力士、Jusung Engineering,以及来自高校和研究机构的专家。技术委员会则负责制定技术路线图、规划具体研究课题,并跟踪研发进度和阶段性目标。

在10月14日的首次会议上,与会人员讨论了核心技术的研发优先级、分阶段目标,以及如何与现有半导体研发项目衔接,并根据产业需求确定系统级集成验证方案。

三星电子和SK海力士在存储器领域拥有重要产业基础,尤其在面向AI计算的HBM市场具有竞争优势。但下一代AI半导体的竞争还涉及处理器、系统芯片、制造工艺和封装等多个领域。韩国政府希望借助该计划加强基础技术储备,为本土产业的中长期发展提供支撑。

Jusung Engineering作为半导体设备企业,预计将在器件和制造工艺相关技术开发中发挥作用。设备企业与芯片制造商共同参与,有助于将研发需求延伸至制造环节,形成覆盖器件、工艺和系统集成的协作机制。

韩国科学技术信息通信部研发政策局局长Kim Sung-soo表示,AI时代的国家竞争力将取决于能否将半导体器件、存储器以及集成和封装技术有机连接,进而提升整个系统的性能与能效。韩国政府将整合产业界、学术界和研究机构的力量,提前布局未来半导体核心技术,并推动研究成果转化为产业竞争力。

半导体出口创新高,能效成为重要研发课题

韩国政府加快下一代半导体技术布局,也与半导体产业在其出口结构中的地位密切相关。

韩国贸易、工业与资源部公布的数据显示,2026年9月,韩国半导体出口额达到603亿美元,同比增长262.8%,创下历史新高,占当月出口总额的49.9%。韩国当月出口总额为1209.4亿美元。此前,半导体出口占韩国2025年出口总额的24.4%。出口增长与人工智能基础设施投资扩大、存储器需求增加及价格上涨等因素有关。

与此同时,AI应用正从生成式AI拓展至端侧AI和物理AI,例如机器人系统,不同应用场景对半导体性能与能耗提出了新的要求。

对于数据中心,大模型训练和推理需要大量计算资源,电力消耗关系到基础设施的建设和运营成本。对于智能手机和可穿戴设备,AI计算需要受到电池容量和散热条件限制。机器人等物理AI系统还必须兼顾实时响应、持续运行和功耗管理。

这些需求使能效逐渐成为下一代半导体研发需要统筹考虑的指标。韩国政府希望通过此次项目,将先进制程、存储器和封装等领域的技术开发整合起来,探索提高AI计算效率的可行路径。

从项目安排来看,K-Moonshot半导体任务将以产学研协作为基础,推动核心技术研发、系统级验证与产业应用衔接。对于韩国半导体产业而言,如何将现有存储器优势延伸至计算架构和系统集成领域,将是这项研发计划后续推进的重要看点。

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