邊緣端的“小號HBM”：華邦CUBE與傳統DRAM有何不同？

人工智能（AI）是目前整個科技界最炙手可熱的增長點。推動AI落地和發展需要三大力：算力、運力和存力，其中的“存力”就是存儲，最典型的代表應用就是HBM。就連新晉市值王英偉達（Nvidia）都開出13億美元的預算，用于向美光和SK海力士預定HBM3E產能，以確保其GH200和H200芯片的順利出貨。

HBM為何如此受追捧？從原理來看，HBM通過將多個DRAM芯片垂直堆疊并與處理器直接通過硅穿孔技術（TSV）連接，極大地提高了數據傳輸速度。相比傳統的DDR內存，HBM提供了更高的帶寬，能夠滿足GPU、AI加速器等對大量數據吞吐的即時需求，降低了數據交換的延遲，減少了能耗。

目前HBM在AI中主要用于云端訓練，但其實這種設計理念延伸到邊緣端，同樣也可以大顯身手。

“存儲是一個標準化的行業，華邦在行業內深耕多年，希望著眼于未來的需求和趨勢，為市場帶來差異化的產品，推動行業進一步發展。這也是兩三年，華邦都在力推CUBE產品的原因。”日前在深圳舉辦的一場媒體見面會上，華邦電子產品總監朱迪接受了《電子工程專輯》等媒體的采訪，他詳細介紹了CUBE（Customized Ultra-Bandwidth Elements，半定制化超高帶寬元件）產品，并以利基市場的大量應用為例，闡述了華邦在存儲行業的布局戰略。

華邦電子產品總監朱迪

什么是CUBE？與HBM有何異同？

談到CUBE，朱迪表示，可以很形象地把它當成小號的HBM。

如果說服務器上的GPU搭配的是大容量、高帶寬的HBM，用于匹配高算力芯片，那么CUBE就是采用類似思路的定制化存儲element（元件）。“傳統DRAM的IO線就好比高速公路，車道數量已經限定，即使速度再快，整體數據吞吐量也有限。而且傳輸速度過快會提高功耗，甚至導致傳輸錯誤。所以提高數據吞吐量的正確方式，應該是提高帶寬。” 朱迪說道。

如此大量的IO連接，如果依靠傳統出PIN、焊球和PCB走線，是無法實現的。所以HBM和CUBE高帶寬的物理實現方式都是將存儲單元與主芯片一起用2.5D或3D方式，die-to-die封裝在一起。這種實現方式讓大家想到了Chiplet，其實CUBE正是運用了Chiplet的概念，而華邦也是UCIe產業聯盟的成員之一。

相比傳統的分立存儲元件，采用CUBE方案因為系統集成度高，不用PCB走線，大大減小了板子面積，節省了成本，更重要的是數據傳輸速度和帶寬得到提升，功耗可以低于 1pJ/bit，與HBM媲美。

CUBE與HBM最大的差別，在于容量。

由于需要承擔訓練帶來的海量數據吞吐，HBM往往需要具備更多的層數和更大的容量。以目前的HBM3來說，每個存儲層容量可達8/16/32Gb，理論上通過堆疊更多層數，單顆HBM3的容量最高可達64GB。“CUBE瞄準的是邊緣端應用，所以容量會比較小。但它的速度和帶寬跟HBM相當，這對于客戶來講非常有誘惑力。”朱迪認為，算力下沉是趨勢，云端算力下放到邊緣端，可以讓邊緣側的響應速度更快且更安全。

目前搭載CUBE的方案已經可以在邊緣端做推理或少量訓練。

CUBE不僅僅是產品，也是一項服務

根據華邦的客戶反饋，在邊緣端做得足夠強以后，總體成本并不會升高，反而會降低。其中最典型的例子是汽車類應用，ADAS等功能主要依靠主控芯片做運算，但如果說在端側車載雷達、攝像頭等傳感器的算力夠強，就可以對采集數據進行預處理，主控芯片就不需要算力太強。

據介紹，CUBE產品并非標準件，而采用半定制化，這是因為不同客戶的最終產品形態都不一樣，容量、速度或是與SOC的連接方式都不同。

這種差異化的產品形式，也決定了采用CUBE的用戶也需要具有足夠的創新精神，敢于用新技術。“只有這樣，客戶自身的產品才能實現創新和差異化，為他們的客戶帶來不一樣的價值。”朱迪透露，目前采用CUBE的客戶都具有相當的行業影響力，他們的創新會帶動整個行業應用新技術的趨勢。反之如果大家都做“Me too”產品，那么最終只能在成本和價格上內卷。

由于需要跟SoC客戶深度綁定，所以目前華邦將CUBE作為一項服務來做（ CUBE as a Service），而不僅僅當做標準品售賣。與客戶對接的內容包括但不限于：存儲接口形式、封裝形式，甚至還有第三方封測廠。

“我們在中國臺灣也有兩家這樣的封裝公司，來配合做CUBE產品。所以華邦是既提供產品也提供相關服務，總體來說是在提供存儲解決方案。”朱迪說道，“如果有更多的客戶有共性需求，我們也可以把它作成通用規格。但本質上因為CUBE的封裝形式，所以無完全通用。”

據介紹，CUBE目前主要采用KGD封裝，也就是常說的SIP合封（將DRAM和SOC上下堆疊或side by side平放在一起合封為一顆芯片）。具體來說KGD就是將成品DRAM wafer送到客戶指定封裝廠，再與主芯片封裝，目前華邦超過一半的DRAM產品都是以KGD的方式售賣，對這種商業模式也早已駕輕就熟。

“對于SOC主控廠商來說，也更希望與華邦這樣的IDM公司（有自己的制程、技術和產能）合作，這樣產能和質量比較有保障。”朱迪說道。

CUBE和傳統DRAM的不同應用領域

邊緣運算有不同的等級，對算力、存儲的要求差別很大。其中穿戴類設備、邊緣服務器設備、監控設備、ADAS 及協作機器人等典型的邊緣運算應用場景，需要處理實時高清信號，做AI推理，但同時又要求低功耗，是CUBE的主要應用領域。

朱迪表示，華邦的邊緣運算產品中，CUBE是目前最高級的形態，主要與SoC搭配；再往下一級，可以用低LPDDR2/3/4, 例如華邦與意法半導體合作的一些STM32系列MCU和MPU；其它對算力要求不高的終端應用，采用HYPERRAM™就足夠。

過去，LPDDR4、LPDDR5主要在手機上采用，PC端則主要采用DDR5。然而近兩年，穿戴類、工業類、智能家居類等端側應用對算力的需求增加，讓LPDDR4的應用場景越來越多。以典型邊緣計算落地場景IP Camera為例，由于需要做實時AI計算和處理高清視頻碼流，對于帶寬要求很高，而LPDDR4雙通道32位的帶寬天然高于標壓DDR4。據悉，目前IP Camera的SOC設計公司，大部分都是華邦的主力客戶，包括君正、國科、富瀚、星宸等。

華邦很早就布局LPDDR4，產品甚至比DDR4發布得更早一兩年，最近還推出了20nm新制程的4Gb、8Gb LPDDR4產品。據悉，華邦高雄廠去年剛投產，全新設備有能力做到1X納米制程，明年華邦的制程會來到16nm和14nm。

在汽車領域，華邦同樣是個低調的大佬。根據2022年數據，該公司已經是全球第五大車用存儲廠商。

“這是按營收算的，如果按出貨量算排名會更高，因為我們主要做小容量產品。”朱迪表示，現在國內的汽車行業競爭激烈，產品迭代周期非常長；在供應商層面，以前芯片廠商直接面對的是Tier 1，而現在Tier 0、Tier 0.5都出現了，車廠也會參與到關鍵器件的選型中。這些對于存儲芯片廠商都是挑戰。

ADAS是華邦目前瞄準的幾類車載應用之一，其中又再細分為傳感器（包括激光雷達、毫米波雷達等）、攝像頭（后視、前視）和主控芯片，NOR Flash和DRAM都有機會做進去。“可以說在汽車應用上，除了智能座艙和駕艙的UFS、SSD、LPDDR5之外，其他部分我們的產品都能夠用上。”

尤其是汽車智能化和電氣化后，很多功能都在做冗余備份，以提高可靠性。例如汽車儀表領域的“一芯多屏”趨勢，一旦主控芯片宕機所有的中控屏、儀表盤就都不能顯示，這時候就需要冗余備份的小系統，其中就搭載著華邦的中小容量存儲。

目前汽車IDH或主控平臺方案商是華邦的直接客戶，海外客戶包括NXP、Mobileye等，國內則有地平線、芯馳、黑芝麻等等。

2025，存儲行業或迎來“大年”

存儲器行業的價格走勢，一直是電子行業的晴雨表。

談到目前的行業景氣度，朱迪表示，大容量存儲的價格其實從2023年下半年就開始上漲，其中的兩大帶動因素分別是：

1）需求的帶動，尤其是HBM。

2）大廠的自救，幾個季度的連續砍產能讓整個消費景氣反轉，庫存水位下降。

中小容量存儲則漲勢較慢。“本質上我們不能叫漲價，應該叫價格修正。畢竟存儲行業前幾大企業都在虧損，這是一個不正常的行業現象。多年充分競爭過的市場，通過價格修正能夠促進整個行業發展得更健康持續。”對于今年下半年和明年上半年的趨勢，朱迪表示，華邦在需求面保持樂觀態度，認為不會比去年差。

他還分享了一個關于HBM的數據，今年HBM占整個行業的產能是個位數，較樂觀的第三方報告認為，明年這一數字會占到30%，這是新出現的需求，會擠占整個DRAM的產能。“我們認為明年應該是存儲的大年，尤其是對于中小容量的產品。我們高雄新廠的產能已經從去年的1萬片，增加到今年的1.5片，明年會再沖到2萬片。”

華邦電子DRAM產品市占（圖自：Omida）

談到競爭，朱迪認為在市場環境中，競爭一直都存在，華邦坦然面對競爭的同時積極提升產品的創新力和競爭力，調整發展戰略并做前瞻布局。“深耕行業三十年，華邦是在競爭中一路走過來的，我們的NOR Flash也不是天生行業第一，也是通過充分的市場競爭才有了現在的成績。”經過下行周期，半導體投資環境沒有以前那么樂觀，存儲行業或許在這兩年會出現洗牌，能夠留下來的都是真正有競爭力的產品，都是健康良性競爭的結果。