3D堆疊內存來了！SK海力士出手，AMD們早已出發

什么？手機內存要騎到處理器頭上了？

近日，海力士在美國掛出了兩個新崗位，希望通過研究“3D堆疊內存”設計，從封裝層面解決端側AI的性能瓶頸。官方明確指出，必須是能夠與美國客戶緊密合作的優秀人才，考慮到招聘位置和過往合作歷史，這家客戶很可能是蘋果。

（圖源：trendforce）

看到這個信息，我想大部分人都是一頭霧水，這內存設計和端側AI有啥聯系啊？

是這樣的，你別看這兩年手機里的算力漲得飛快，發布會上的數字一個比一個嚇人，但真到本地跑各種大模型應用時，卻經常干著干著開始發熱、降速，最后逼得廠商還是只能把任務丟給云端，實際在端側跑的AI功能還不到十分之一。

但這肯定不行，總不能說大伙吹了三四年的NPU，到最后可能手機淘汰了都沒用過幾次。所以廠商們就去查問題在哪，蘋果這邊得出來的結論是，大模型開始連續生成后，速度往往卡在內存讀取上，芯片算得再快，數據送不過來也只能干等，這就是廠商們開始研究3D堆疊內存的原因。

疊得越多，速度越快？

在了解3D堆疊內存之前，我們得先了解一下現在的手機是怎么做的。

目前市面上的主流旗艦手機，基本用的都是LPDDR5X規格的內存，而這種內存的常見做法是PoP疊層封裝：下面是手機處理器封裝，上面再放一顆內存封裝。

（圖源：雷科技）

就像上圖這樣，傳統的PoP疊層封裝，兩者看似已經疊在一起，但是中間仍隔著基板、焊點和高速接口，本質上還是兩個獨立封裝。內存只能通過數量有限的線路向處理器送數據，想增加帶寬，主要靠提高每條通道的速度。

而海力士這次要做的3D堆疊DRAM，思路就很直接：把內存外面的部分封裝拆掉，讓內存裸片直接壓在處理器上，再在兩塊芯片之間做出大量垂直數據通道。

至于具體怎么做，海力士還沒公開。

不過參考英偉達的HBM和AMD的3D V-Cache，我認為大致逃不過這幾步：把芯片磨薄，在內部做出上下貫通的通道，再通過銅對銅連接直接把兩層芯片接在一起。

（圖源：AMD）

按照AMD官方的說法，這種連接方式的密度可以達到傳統平面封裝的200倍以上，做到有效增加I/O數量，也就是讓處理器同時讀寫更多數據，順帶降低等待時間、傳輸功耗和占用空間。

即便單條通道的帶寬是固定的，只要通過3D堆疊把通道數量從幾十、幾百根擴到上千甚至更多，內存讀寫速度自然有望迎來數十倍，甚至成百倍的提升。

這里依然是以普通LPDDR內存為例，正如上文所述，它們的升級主要靠提高每條通道的速度，比如美光把LPDDR5X速率從7.5Gbps提高到10.7Gbps后，總的讀寫帶寬已經來到了85.6GB/s，較目前iPhone 17 Pro的76.8GB/s確實有提升。

（圖源：美光）

作為對比，已量產的HBM4的帶寬達到了2.8-3.3TB/s。

至于更接近海力士這次“把內存直接放處理器上”的，是d-Matrix驗證中的3DIMC，它利用整片芯片表面建立垂直通道，廠商宣稱單堆疊可達到20TB/s，傳輸能耗約0.3—0.4pJ/bit。

不過20TB/s是數據中心芯片的數據，手機肯定照搬不了。況且海力士現在連人都還沒招齊，具體能做到什么程度，誰也說不清楚。

但從各家透露的數據來看，我確實還挺期待的。

沒有想象中那么好

有趣的是，當手機還在想著怎么疊的時候，電腦這邊早就開始嘗試了。

前兩年，英特爾在酷睿Ultra 200V系列上就做過一次相當激進的嘗試，他們直接把LPDDR5X內存塞進處理器封裝里，雖然還沒到把內存疊在處理器核心上的地步，但是通道距離已經比傳統筆記本短了不知道多少。

這套方案的好處很好理解，內存速度更快、延遲更短，數據來回跑的距離短了，耗電自然也能壓下來，最高能降低40%的整體功耗。主板上不用再給內存單獨留位置，電腦內部可以做得更緊湊，空出來的地方還能塞電池和散熱。

（圖源：英特爾）

重點是，那批輕薄本的續航和核顯表現都很不錯，這種設計和輕薄本確實相當合拍，畢竟它們本來就不指望用戶自己換內存，能省空間、降功耗，怎么看都挺香。

問題是廠商這邊不滿意了。

要知道，Ultra 200V系列基本只有16GB和32GB兩種選擇，電腦一出廠，內存容量就徹底定死。廠商想做24GB版本難，想沖64GB也不方便，不管其中哪一邊出問題，維修成本都低不了。

當然，這套封裝本身也不便宜。原本大部分人對輕薄本的價格預期就在4000-5000元左右，Ultra 200V系列直接把這個起步線拉到8500左右，雖說基本上都是中高端產品，但也不是普通消費者能消費得起的。

到了酷睿300系列，英特爾干脆又把內存放回了處理器外面，廠商可以自由選擇容量。下至12GB單通道，上至64GB大滿貫，應有盡有，供應鏈和維修都輕松不少。

（圖源：聯想）

我手上的小新Pro 16 GT用的就是酷睿Ultra5 338H，配的是32GB LPDDR5X內存。

照理說，沒有了一體化封裝，那內存性能必然會下降，本地AI性能多少會受到些影響。可我實際用下來，反而覺得Ultra 300系列的實際體驗比200V時代更好。

原因也不難猜，畢竟Ultra300系列的核顯進步太明顯了。

酷睿Ultra5 338H內置的Arc B370規模更大，性能也更出色。現在不少本地大模型、圖片生成和語音工具，本來就會調用核顯干活，哪怕內存速度上的優勢少了一些，核顯性能卻直接補了回來，跑模型、處理圖片和做一些本地AI任務體驗反而更好。

從各種意義上來說，英特爾的經歷都可以成為手機廠商的前車之鑒。

再看AMD這邊，他們發布的X3D處理器會把額外的L3高速緩存垂直疊在CPU核心上方，一塊就能多出64MB緩存。這樣游戲常用的數據可以留在處理器附近，顯著降低反復讀取內存的次數。

（圖源：AMD）

不得不說，這招確實牛逼，應付吃緩存、吃延遲的網游，幀數和穩定性提升都很明顯，這些年AMD靠著X3D硬是把不少游戲玩家吃得死死的。

可芯片往上疊，這積熱就成了大問題。

近些年，國內外有不少玩家遭遇了X3D處理器異常高溫的情況，其中部分故障直接導致了整機硬件的損壞，覆蓋范圍從銳龍5000X3D到最新的銳龍9000X3D，而AMD這邊，除了和主板商把SoC電壓限制在1.3V以內，基本沒有給出解決方案。

（圖源：AMD）

要知道，電腦可是有主動散熱的，放在沒有主動散熱的手機上只會更糟。

堆疊才是芯片的未來？

在小雷看來，把芯片疊起來，大概率會成為以后的常態。

畢竟在摩爾定律逼近瓶頸的當下，芯片越來越難單純依靠縮小尺寸獲得提升，把不同部分拆開制造，再根據需求重新組合，已經是Intel和AMD驗證過的路線，而海力士不過是沿著這個思路繼續推進而已。

其實華為今年提出的韜定律也是一種類似的思路，即通過優化晶體管等設計，突破傳統平面布局的物理邊界，提高系統級并行度和效率，降低端到端響應延遲。

（圖源：雷科技）

當然了，這種技術短期內肯定輪不到中低端手機。

成本高、封裝麻煩、散熱還不好解決，旗艦機為了端側Agent和本地大模型，或許愿意拿它當新賣點。到了兩三千元的手機上，廠商恐怕還是更愿意把錢花在電池、屏幕和影像上。

至于這玩意能不能解決端側AI的問題，我覺得還是可以謹慎期待一下的。

畢竟海力士這次招人，說明有的廠商已經開始從硬件底層下手了。與此同時，諸如智譜、階躍星辰、面壁智能也都有在做端側大模型優化，至于幾家頭部廠商的Agent應用——Xiaomi miclaw和小布Next都已經在測試中了，端側Agent距離“能用”其實已經不遠了。

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