攻克存储墙！基辛格押注Z2RAM新型存储

不少新型存储技术都折戟沉沙，沦为历史过客。但英特尔前CEO Pat Gelsinger认为，佐治亚理工学院研究人员研发的氧化物半导体存储技术，或许会打破这个魔咒。Gelsinger在接受采访时表示：“过去三十年，存储领域几乎没有重大创新，大规模商用的只有SRAM、DRAM和闪存这几类。”

Nagare Labs的Z2RAM旨在改变现状。这款存储技术速度接近SRAM，存储密度更接近DRAM，制造难度也低于HBM和LPDDR。Gelsinger说：“本质上，它融合了DRAM、SRAM和闪存的优点：既有DRAM的高存储密度、SRAM的高速，又能像闪存一样实现工艺扩展。HBM存在不少局限，包括功耗、密度、带宽上限等。Z2RAM的密度与性能组合，正是当下市场急需的，能带来更好的密度、速度与功耗表现。”

这也是Gelsinger去年加入的投资机构Playground Global出资支持Nagare研发的原因。

媲美SRAM速度，比肩DRAM密度

Nagare Labs由佐治亚理工学院教授Suman Datta和Shimeng Yu联合创立，多年来一直在研究铁电存储器、阻变存储器等下一代存储方案。该技术基于氧化物半导体打造，可借助3D混合键合工艺直接集成在计算逻辑芯片上。从定位来看，Z2RAM和AMD的3D V-Cache SRAM堆叠技术类似。

简单来说，CPU需要大容量三级缓存。AMD依靠先进封装，在CPU芯粒上方或下方键合一块64MB的SRAM裸片，SRAM容量直接翻三倍。Z2RAM思路相近，但初代产品的位密度最高可达SRAM的5倍。同样一块裸片面积下，64MB的SRAM空间，换成Z2RAM就能做到320MB，带宽和SRAM接近。

对比搭载超大HBM的加速卡，例如配备288GB显存的英伟达Rubin、432GB显存的AMD MI455X，这个容量看上去不算突出，但对比Groq LPU这类以SRAM为主的加速器，提升巨大。

目前英伟达Groq 3 LPU单颗芯片搭载约500MB SRAM，想要跑大规模前沿大模型，需要上万颗加速芯片。用上Z2RAM之后，所需芯片数量有望缩减80% 以上。

Gelsinger表示：“AI需求爆发，算力受存储制约，对存储的需求暴涨。在此背景下，行业非常期待能解决带宽和容量痛点的突破性技术，相关资本也已经入场。”

无需电容的存储单元

Z2RAM能实现这样的密度与带宽，核心是存储单元采用晶体管架构，而非传统电容方案。

联合创始人Datta介绍：“速度上它对标SRAM，但存储原理更接近DRAM。传统DRAM是一管一容，依靠独立物理电容存电荷。Z2RAM有两个晶体管，利用第二个晶体管的栅极电容来保存电荷。”

电荷存储在晶体管内部，读取操作是非破坏性的，延迟表现优于DRAM。DRAM读取时电容里的电荷会流失，读完之后还要回写，带来额外开销。

全晶体管架构并不是Z2RAM唯一亮点，团队还在研发垂直堆叠方案。虽然听起来和HBM、LPDDR很像，但Datta称它更接近NAND闪存的多层堆叠思路，理论上制造成本更低、量产难度更小。

前路漫长，挑战重重

Nagare已经完成种子轮融资，拿到500万美元用于技术研发。对于半导体技术研发来说，这笔资金并不多。Datta坦言，目前技术还停留在实验室阶段。“现阶段只有实验室原型。” 公司正在寻找研发代工伙伴，把技术走出高校洁净间。目标是未来四年拿出可测试的Z2RAM样片，十年内实现量产交付。

Datta表示，公司也愿意直接和芯片厂商合作，把Z2RAM集成进芯片设计，类似AMD和台积电合作开发3D V-Cache的模式。

集成方面同样存在难题。Yu说：“目前还没有标准，支持这款新型存储和加速器对接。想要释放它大容量、高速度的优势，必须依靠3D键合，但该领域尚未形成统一标准。”他补充道：“AMD虽然有V-Cache，但属于私有技术。”

Yu提到，如果没有开放行业标准，Z2RAM想要大规模落地，Nagare可能需要自行定义配套接口，工作量巨大。

同时还有可靠性验证难题。Z2RAM采用氧化物半导体，Datta介绍，这类材料在耐热、抗辐照方面有优势，但容易出现原子空位缺陷。“哪怕是单电子或少电子效应，都能让晶体管阈值电压产生微小偏移，足以造成存储单元出错。” 他解释道。

所以研发团队投入大量精力，提升存储单元的可靠性。Datta说：“很多存储初创公司最后都失败了。就算存储本身性能再好，严苛的行业标准也会阻碍它进入系统。”不过Datta认为现在环境已经改变。产业格局变化、新协议不断出现，行业有空间去尝试新型存储技术。