三星想解決 AI 行業嘅「記憶體樽頸」,方向唔只係整更快嘅記憶體,而係將記憶體同邏輯晶片由傳統平面封裝,推向三維整合。
三星喺 2026 年 9 月 1 日、台北舉行嘅 SEMICON Taiwan 2026 Memory Executive Summit 上,公布名為 CUBE 嘅下一代記憶體策略。CUBE 代表 Capacity(容量)、Utilization(利用率)、Bandwidth(頻寬)同 Efficiency(效率)。
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不過要留意,今次公布主要係開發方向、技術概念同目標數字,並唔係一套已經確定可以出貨嘅完整規格。
CUBE 四個重點,究竟想解決咩問題?
容量:向上加,而唔係向四周擴張
三星嘅構想係喺唔增加印刷電路板(PCB)面積嘅情況下,透過垂直堆疊提高記憶體容量。對 AI 系統嚟講,處理器需要更大嘅記憶體池,但電路板面積、封裝尺寸同供電能力都有實際上限。
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簡單講,三星唔想再主要靠「攤大塊板」去放更多記憶體,而係希望善用 Z 軸,向上建立更高密度嘅結構。
利用率:唔係淨係堆更多層
CUBE 嘅 Utilization 唔等於單純增加記憶體晶粒層數。三星亦強調,要重新優化邏輯晶片同記憶體之間嘅位置及配合,減少資料行走冤枉路,亦避免處理器因為等資料而浪費時間。
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換句話講,3D 記憶體唔係「疊得越高就一定越好」,每一層點樣分工同互相連接,同樣關鍵。
頻寬:用垂直連接取代較長嘅水平路徑
現時 HBM 一般放喺 AI 加速器旁邊,透過先進封裝或中介層連接。CUBE 就希望縮短處理邏輯同記憶體之間嘅距離,令資料可以更快往返。
喺 zHBM 概念入面,三星會以高密度垂直連接取代傳統並排布局,目標係提升頻寬,同時減少資料傳輸所需嘅能量。
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效率:降低搬資料嘅電力同散熱代價
AI 加速器越快,搬運資料所消耗嘅電力就越高,封裝內產生嘅熱量亦越難處理。因此,三星將頻寬、功耗同熱阻視為互相牽連嘅設計問題,而唔係三個各自獨立嘅規格。
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HBM5:目標好進取,但關鍵規格仍未公開
三星現正開發 HBM5,定位係 HBM4E 之後嘅下一代 HBM。公司列出嘅目標包括:
- 效能為 HBM4E 的 2 倍
- 每瓦效能提升 20%
- 熱阻降低 20%
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相關報道亦提到,HBM5 計劃採用 1c 級 DRAM 製程、三星自家 2nm base die,以及有助於將熱力帶走嘅 Heat Path Block。
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但以上係開發目標,唔應該當成已經由實物測試證實嘅出貨表現。三星暫時未公布 HBM5 嘅絕對頻寬、最終容量、堆疊層數,亦未清楚定義「效能 2 倍」到底係指咩。
佢可以係每條訊號線速度、每個堆疊嘅吞吐量、介面效能,甚至係更廣義嘅系統能力;現有公開資料未足以判斷。
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所以,單憑「2 倍效能」呢句話,唔可以可靠地換算成 HBM5 會有幾多 TB/s。要同任何 HBM4E 示範數字比較,至少要有相同嘅效能定義、相同堆疊配置同相若測試條件。即使市場曾經提到 HBM4E 有 12 層、48GB、每條訊號線最高 16Gbps,以及每堆疊約 3.6TB/s 嘅示範,亦唔代表 HBM5 最終一定會達到某個特定數字。
zHBM:將記憶體直接放上 AI 加速器
CUBE 藍圖入面,最激進嘅部分係 zHBM。
傳統 HBM 係放喺 AI 加速器旁邊,通常透過先進封裝或中介層連接;zHBM 就計劃將記憶體直接放喺 CPU、GPU 或其他 AI 加速器上面,形成垂直嘅「記憶體加邏輯」結構。
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三星提出嘅方案會使用晶圓級整合同 混合銅鍵合(hybrid copper bonding)。呢種直接銅對銅連接,可以比傳統安排做到更短、更密集嘅訊號路徑,理論上有助提升頻寬,同時降低搬運資料嘅能源消耗。
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三星公開嘅其中一個目標係:採用 zHBM 嘅下一代介面系統,效能最高可達參考 HBM 設計嘅 8 倍,每瓦效能最高提升至 3 倍,並大幅降低熱阻。
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點解有報道寫 4 倍,有報道寫 8 倍?
zHBM 嘅倍數講法未必可以直接互相比較。三星較清晰嘅公開說法係:包含 zHBM 嘅下一代介面系統,效能約為 HBM5 的 8 倍。
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但亦有報道將 zHBM 同 HBM4E 比較,或者寫成 4 至 8 倍範圍。
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差異可能來自幾個原因:
- 比較基準唔同,可能係 HBM4E 或 HBM5;
- 「效能」定義唔同,可能係介面效能,而唔係完整記憶體堆疊嘅實際表現;
- 有啲報道將早期概念展示,同後來 CUBE 簡報入面嘅數字混為一談。
由於三星未公開足夠嘅絕對頻寬及測試條件,現階段最穩妥嘅結論係:zHBM 係一個將記憶體同處理器距離大幅縮短、並提高連接密度嘅架構提案;但唔應該當成已經證實嘅出貨系統 4 倍或 8 倍性能提升。
zHBM 幾時量產?目前仍然未有實錘
三星目前係以概念架構同開發方向展示 zHBM,提供嘅資料未有確認一個正式量產時間表。市場流傳嘅具體商用年份,應該視為業界預期,而唔係三星已確認嘅承諾。
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原因係 zHBM 唔只係將晶片「疊埋一齊」咁簡單。混合銅鍵合、晶圓對準、散熱、測試同封裝可靠性,全部都可能影響最終能否大規模生產。
zNAND-O:另一條路,針對裝置端 AI
zNAND-O 同伺服器用 HBM 係兩回事。佢係一款以 NAND 為基礎、採用垂直整合方向嘅方案,主要針對裝置端 AI 及其他需要高儲存密度、但又想要比傳統 NAND 更快存取嘅應用。
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相關報道形容,zNAND-O 嘅目標係做到遠高於 DRAM 嘅位元密度,同時相對一般 NAND 提供更高讀取頻寬及更佳功耗效率。部分報道提到客戶取樣可能喺 2028 年開始,但現有報道對時間表嘅描述並不完全一致,因此應該當成暫定計劃,而唔係保證嘅上市日期。
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三星 DRAM 市佔第一,唔代表 HBM 已經全面領先
三星公布 CUBE 時,整體 DRAM 市場地位仍然相當強。Counterpoint Research 數據顯示,三星喺 2026 年第二季佔全球 DRAM 收入 39%,領先 SK hynix 嘅 26% 同 Micron 嘅 25%。
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但呢個數字唔可以直接等同於三星喺每一代 HBM 或 3D 記憶體封裝都領先。整體 DRAM 收入仲包括傳統伺服器、PC、手機等市場,未能單獨證明三星已經喺 HBM5、zHBM 或混合銅鍵合記憶體取得優勢。
真正嘅競爭焦點,唔係邊間公司而家賣最多 DRAM,而係邊間公司可以將概念變成可靠、可大量生產,而且客戶可以順利整合入 AI 系統嘅封裝產品。
最終成敗,會由四個工程問題決定
1. 散熱管理
將記憶體直接放喺高功耗處理器上面,可以縮短電氣連接距離,但亦可能令記憶體處於更難處理嘅熱環境。真正需要睇嘅唔係單一熱阻數字,而係長時間工作溫度、上下層溫差、熱點控制、冷卻系統兼容性,以及 AI 工作負載下嘅可靠性。
2. 混合銅鍵合良率
zHBM 需要晶圓做到極高精度對準,亦要有非常乾淨、平整嘅鍵合表面。當鍵合面積同連接數量增加,任何缺陷嘅影響都會更加嚴重。
製造商需要有效嘅已知良品晶粒篩選、嚴格製程控制,以及處理局部缺陷或部分失效組件嘅方法。
3. 測試同長期可靠性
晶片完成鍵合之後,仍然要進行完整測試,並找出可能延遲出現嘅互連缺陷。同時,製造商亦要控制翹曲、機械應力、電遷移,以及長期熱循環造成嘅影響。
呢啲要求會直接影響良率、成本同產品壽命。
4. 堆疊高度同整體封裝整合
增加層數可以提升容量,但亦會令散熱、供電、機械可靠性同封裝厚度更加難處理。最理想嘅設計,可能要視乎 AI 加速器功耗、所需容量、客戶封裝方式、冷卻系統,以及整個供應鏈嘅配合。
總結:CUBE 最大賣點唔係倍數,而係能否量產
CUBE 反映三星想以「垂直整合」去應對 AI 記憶體瓶頸,而唔係只靠提升 DRAM 速度。
較近期嘅產品方向係 HBM5,目標包括較 HBM4E 有 2 倍效能、每瓦效能提升 20%,以及熱阻降低 20%。更長遠嘅 zHBM,則係將 HBM 直接疊喺 AI 加速器上方,透過混合銅鍵合縮短資料傳輸路徑。
但目前最大嘅數字仍然係目標,而且定義並不完整。三星最後能否喺 AI 記憶體市場突圍,關鍵唔係簡報上寫到 2 倍定 8 倍,而係能否真真正正做到可控散熱、高鍵合良率、全面測試、長期可靠性,以及同客戶 AI 封裝平台順利整合。