三星正在尝试改变 AI 内存的“摆放方式”:不再把高带宽内存(HBM)放在处理器旁边,而是直接堆叠到 AI 加速器上方。公司在 Future of Memory and Storage 2026 大会上展示了 zHBM 概念模型,将其定位为面向大规模 AI 计算的下一代 3D 内存架构。
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这种结构有望缩短处理器与内存之间的数据传输路径,从而提升带宽、降低数据搬运能耗,并进一步压缩 AI 芯片封装体积。不过,zHBM 目前仍是概念方案,不是已经完成认证、可以采购的商业产品。三星给出的目标是在 2029 年前后实现商业化,最快可能提前至 2028 年。
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zHBM 与传统 HBM 有何不同?
目前的 HBM 通常采用“2.5D”封装:多组 HBM 堆栈与 CPU、GPU 或其他 AI 加速器并排放置,通过硅中介层互连。三星的 zHBM 则改变了这种横向布局,将 HBM 沿 Z 轴垂直堆叠在 AI 加速器上方。
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距离缩短后,处理器与内存之间的数据传输理论上可以更快、更节能,也能在相同封装面积内提供更高的带宽和容量。三星将其描述为面向大规模 AI 训练和推理需求的下一代 3D 内存架构。
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要实现这种紧密集成,zHBM 计划采用晶圆级集成和混合铜键合技术。与依赖焊料微凸点的传统方式不同,混合铜键合可以直接连接铜表面,为逻辑芯片与内存之间部署高密度互连提供基础。
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“8 倍性能”目前仍只是预测
三星表示,采用 zHBM 的下一代接口系统,性能有望达到 HBM5 的约 8 倍,内存密度超过 HBM5 的 10 倍。公司披露的其他预测还包括:能效最多提升约 3 倍,热阻降低超过一半。
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这些数字应被视为三星的路线图预测,而不是已量产产品的独立基准测试结果。三星此次展示的是 zHBM 概念,商业规格、量产安排以及最终搭配的 AI 加速器配置都尚未确定。
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此外,zHBM 与 HBM5 的比较本身也是面向未来的路线图比较,并非对现成商业硬件进行的一对一测试。在三星发布经过认证的产品和系统级测量数据之前,这些数字更多体现技术目标的激进程度,而不是消费者或云服务商现在能够买到的性能。
最大商业化障碍:内存堆在最热的芯片上方
zHBM 最具吸引力的地方,也正是它最棘手的工程难题。AI 加速器通常会产生大量热量,而将 HBM 直接放在封装中最热的计算芯片上方,可能挡住热量最直接的逃逸路径。三星美国半导体业务负责人已将散热问题称为 zHBM 商业化的关键障碍。
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三星曾讨论一种名为“热管模块”(heat-pipe block)的方案,用于把堆栈热点的热量导出。可是,提出散热机制并不等于已经拥有可量产的解决方案。三星仍需证明,内存、键合界面和 AI 加速器能够在持续运行的 AI 服务器负载下长期可靠地协同工作。
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散热也不是唯一门槛。商业 zHBM 还必须解决混合铜键合的量产良率、大尺寸芯片之间的精确对准、长期可靠性、与客户加速器的兼容性,以及复杂封装的大规模制造成本问题。换句话说,这项技术既要过“物理关”,也要过“工厂关”。
2028—2029 年是目标窗口,而非确定发布日期
三星表示,第一代 zHBM 产品可能在 2029 年前后出现,也不排除 2028 年提前推出的可能。
13 但这仍是目标时间表,而不是确定的上市日期。在客户真正部署之前,方案还要经历架构定义、加速器协同设计、散热验证、可靠性认证以及量产准备等环节。
zHBM 的开发也将与 HBM、先进封装和 AI 芯片设计的其他演进同步进行。最终价值不仅取决于峰值带宽和内存规格,还取决于 AI 加速器厂商是否愿意围绕一种高度耦合的 3D 封装重新设计产品。
415×510 毫米面板封装为路线图提供制造基础
在 zHBM 之外,三星计划继续采用 415×510 毫米规格的扇出型面板级封装(FO-PLP),并以 2028 年量产为目标。公司正将这项封装能力定位于更大尺寸的 AI 和高性能计算芯片封装。
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这项计划属于三星整体先进封装战略的一部分,但不能等同于 zHBM 将在 2028 年上市。FO-PLP 在 2028 年实现量产,可以为大尺寸封装提供产能和制造经验,却不能单独证明垂直堆叠 HBM 已经具备商业部署条件。
得州泰勒扩产增加美国制造布局
三星还计划在三年内让位于美国得克萨斯州泰勒的第二座先进晶圆厂投入运营,主要服务美国客户。
13 如果与三星的内存和先进封装业务结合,这一扩张将帮助公司为未来 AI 系统提供更完整的半导体供应链能力。
这种整合思路对 zHBM 尤其重要,因为它需要内存、逻辑芯片、键合、封装和 AI 加速器设计之间进行紧密协作。不过,新增晶圆厂产能无法消除 zHBM 的核心技术风险。三星仍必须先证明,这种垂直堆叠架构能够同时满足散热、可靠性、良率和成本要求。
结论:zHBM 的胜负不只在带宽
zHBM 是三星目前最明确的一次押注:AI 内存的下一次重大提升,可能来自改变封装几何结构,而不只是继续增加传统 HBM 堆栈。理论上的收益相当可观,包括更短的互连距离、更高的带宽、更大的密度和更高的能效。
但决定它能否真正出货的问题是:三星能否在 HBM 堆栈直接覆盖高功耗 AI 加速器的情况下,把热量稳定导出,同时以可靠良率生产混合铜键合封装?在这一点得到验证之前,约 8 倍的性能预测和 2028—2029 年时间表,仍然只是雄心勃勃的路线图目标,而不是确定会到来的产品。