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【摘要】2026年,“存算一体”首次被正式写入《中华人民共和国国民经济和社会发展第十五个五年规划纲要》。
在“培育壮大新兴产业和未来产业”章节中,“存算一体”与“三维集成”、“光电融合”并列,被明确列为下一代集成电路重点突破方向。
AI算力需求的爆发式增长,正是这一技术走向前台的核心推力。国家数据局数据显示,截至2026年3月,我国日均AI Token调用量已突破140万亿,相较2024年初增长超过千倍。
而传统架构下,AI计算的主要性能损耗,来自数据在存储与计算单元之间的频繁搬运。想要从根源破解瓶颈,最直接的路径,就是让存储器直接参与计算。
在这样的行业背景下,“存算一体”加速走出实验室,进入产业化落地周期。从知存科技的NOR Flash路线、亿铸科技的ReRAM全数字方案,到后摩智能面向端边大模型的存算架构,这条仍在成长的赛道,已经释放出清晰的产业化信号。
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图片来源:中国政府网
以下是正文:
01
存算一体是什么?
理解存算一体,必须先回到现代计算机的基础框架——冯·诺依曼架构。
在这套沿用数十年的体系里,存储与计算是完全独立的模块。CPU、GPU承担计算任务,数据则存储在DRAM、SRAM、Flash等器件中。每一次AI推理,都需要海量数据在两个单元之间频繁搬运。
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图片来源:鲜枣课堂
传统架构在PC与移动互联网时代运行稳定,但进入AI大模型时代,短板被快速放大。
大模型参数量呈指数级膨胀,推理过程的访存需求同步激增。GPU算力持续提升,可数据传输速度始终跟不上运算速度,最终形成制约性能的两大瓶颈:存储墙与功耗墙。
存储墙,是指数据传输带宽无法匹配AI算力的增长速度。据业内测算,AI运算需要接近1PB/s的存算通道速率,传统DRAM带宽远不能满足。
功耗墙则更为突出。图灵奖得主、计算机体系结构专家约翰·轩尼诗指出,当前AI计算中,数据搬运的成本已达到计算成本的100倍。在7nm工艺下,数据搬运功耗占比甚至超过63%。
HBM高带宽存储的出现,虽然在一定程度上缓解了带宽压力。比如英伟达等厂商通过3D封装,把存储单元与计算单元靠近,提升传输效率、降低延迟。
但HBM并未改变“存算分离”的底层架构,只能算是制造工艺技术优化,无法从根源解决问题。
既然现有的方式都存在“硬伤”,那就“破而后立”。存算一体的核心思路,正是针对这一痛点提出的架构革新。
数据搬运代价高昂,那就直接让数据在存储阵列内部完成运算,最大限度减少搬运次数与距离,同步提升效率、降低功耗、缩短延迟。
当前行业路线主要分为“模拟存算一体”与“数字存算一体”两大方向。
前者利用RRAM、Flash等器件的物理特性,在模拟域完成矩阵乘加运算,能效优势突出,但长期面临精度漂移、噪声敏感、环境稳定性不足等问题。
后者则是在存储单元周边集成逻辑电路,以数字方式完成运算。这类方案可靠性、通用性更强,但功耗略高。
在存储介质上,“存算一体”公司亦有差异化选择。
SRAM凭借速度快、精度高的特性,适配云端高性能推理需求;Flash因成本低且静态功耗接近零,适合端侧低功耗设备;RRAM存算特性优异,被视作下一代核心介质;此外,DRAM-PIM、MRAM、PCRAM等路线也在同步演进。
在这场架构竞赛中,国内一批初创公司已经悄然卡位。
02
谁在率先卡位?
国内“存算一体”赛道并未出现统一路线。不同公司在存储介质、计算方式、落地场景上选择差异显著,形成端侧、边缘、云端多层次布局。
那么,谁在率先卡位?
最早跨过量产死亡谷的企业,是2017年成立的知存科技。
公司由两位北大微电子系校友创立,CEO王绍迪、CTO郭昕婕分别在UCLA与UCSB深耕存储与存算一体技术,具备扎实的学术与工程积累。
知存从成立之初就锁定“NOR Flash模拟存算一体”路线,专注端侧低功耗AI市场。
选择这一路线的逻辑清晰:TWS耳机、智能手表、智能语音设备等终端,核心痛点在于功耗、体积与成本。
NOR Flash作为成熟非易失性存储,掉电无需刷新,静态功耗极低。同时浮栅晶体管天然支持多值存储,适配模拟域矩阵向量乘法运算,完美匹配端侧AI推理需求。
依托中芯国际成熟工艺,知存快速完成工程化落地。
2021年推出“WTM1001”,成为国际首款存算一体加速器芯片;随后量产的“WTM2101”,更是成为行业标志性产品。
这颗SoC芯片可支持语音唤醒、命令词识别、环境降噪、声纹识别等功能,典型工作功耗达到微瓦级,待机功耗接近零,封装尺寸小巧,高度适配可穿戴与音频设备。
在半导体行业,流片成功与量产出货之间存在巨大工程鸿沟。但“WTM2101”实现稳定出货,证明知存已经解决存算阵列一致性、良率、可靠性等关键工程问题,打通晶圆制造、封测到终端集成的全链条。
知存的核心价值,不仅在于芯片参数领先,更在于其率先证明存算一体可以成为标准化、可规模化出货的货架商品。
目前产品已进入TWS、智能手表头部供应链,与万魔声学、科大讯飞等生态伙伴深度协同。
亿铸科技,选择面向数据中心的大算力方向,走出一条同具挑战性的“ReRAM全数字存算一体”路线。
公司2020年在上海成立,2022年总部迁至苏州,创始人熊大鹏博士拥有多年算力架构与产业投资经验;团队成员来自NVIDIA、AMD、高通、华为等知名企业,具备深厚的技术积累和丰富的产业经验。
由于行业多数模拟存算方案能效突出,但存在精度漂移、IR‑DROP电压降、噪声干扰等问题,难以满足高精度通用计算需求。
因此,亿铸选择彻底数字化,不使用ADC/DAC模数转换器,从根源避免模拟计算的精度损失,精度可达到32bit及以上,同时提升系统稳定性与可靠性。
2023年,亿铸成功研发首颗高精度、低功耗存算一体AI大算力POC芯片。其采用28nm工艺,单卡算力突破1000TOPS(INT8)。
据悉,该产品目前处于从POC验证向量产推进的阶段,主要面向数据中心、云计算、中心侧服务器、自动驾驶及边缘计算等场景。
值得关注的是,相比单纯追求硬件参数,亿铸更强调“通用存算一体”理念。
创始人熊大鹏多次强调,存算一体的核心挑战不只是硬件架构,更是算法快速迭代与软件生态兼容。
为此,亿铸从指令集层面兼容CUDA、Triton等主流开发体系,搭配自研编译器实现算子自动优化,降低开发者迁移成本;同时引入RISC‑V核承担任务调度与矢量运算,完善异构计算体系。
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图片来源:亿铸科技公司官网
后摩智能——赛道内极具代表性的“转型者”,凭借SRAM存算一体与自研IPU架构,快速切入端边大模型增量市场。
公司2020年11月在北京成立,创始人吴强为普林斯顿博士,是AMD GPGPU/OpenCL创始团队核心成员,曾担任Facebook资深科学家、地平线技术副总裁与工程院院长,在高端芯片架构与量产方面经验丰富。
后摩最初聚焦智能驾驶芯片,2023年发布“鸿途H30”,最高物理算力256TOPS,典型功耗35W,验证大算力存算方案可行性。
但市场环境快速变化,高算力智驾芯片成本偏高,与行业降本趋势不符。2023年下半年,公司果断战略转型,转向“端边大模型”这一新兴赛道。
2025年WAIC前夕,后摩发布“漫界M50”芯片,宣告转型落地。
这款芯片采用第二代自研天璇IPU架构,单芯片算力达160TOPS@INT8、100TFLOPS@bFP16,搭配最大48GB内存与153.6GB/s带宽,典型功耗仅10W,能让PC、机器人等智能移动终端高效运行1.5B到70B参数的本地大模型。
根据创始人吴强分享,该架构重点有两个突破:一是弹性加速,以比特串行计算实现细粒度优化,最高可实现160%加速效果,量化更灵活;二是原生支持浮点运算,FP16模型无需量化即可直接部署,大幅降低开发者适配成本。
此外,依托高速多芯互联技术,后摩又推出M.2加速卡(如力擎LQ50 M.2)、计算盒子(如BX50)等多元产品,覆盖AI PC、智能语音、运营商边缘计算、机器人等场景。
目前,后摩智能已与联想、科大讯飞、中国移动达成合作,进入头部客户供应链。同步,公司已启动下一代DRAM‑PIM技术研发,目标突破1TB/s片内带宽。
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图片来源:后摩智能公司官网
从知存、亿铸到后摩,可以明显看到,国内存算一体产业并不存在统一答案。
有的押注Flash模拟存算,切入低功耗端侧;有的押注ReRAM全数字路线,挑战数据中心推理;也有的基于SRAM存算一体,寻找端边大模型的新机会。
这种多路线并行的背后,其实也意味着行业仍处于早期阶段。存储介质尚未统一,软件生态仍在建立,规模化落地也还在持续验证。
03
尾声
今天的存算一体,很像几年前的大模型。
方向已经被验证,政策也开始加码,但距离真正大规模商业化,仍有大量问题需要解决。
首先是工艺与量产。
无论是RRAM、SRAM还是Flash存算,不同介质都存在一致性、可靠性、良率等工程挑战。尤其是模拟存算,对噪声与温漂非常敏感。
其次是软件生态。
过去几十年,整个AI产业已经围绕CUDA建立起完整工具链。新架构若无法兼容现有开发体系,很难真正被市场接受。
再次,则是场景验证。
存算一体并非适用于所有AI任务。它更适合矩阵运算密集、功耗敏感、访存压力大的场景。如何找到真正具备商业价值的落地方向,仍需要时间。
但另一方面,行业窗口也正在逐渐打开。
“存算一体”以架构创新为突破口,依托成熟工艺就能实现高能效、高带宽与低成本优势,已然成为国内半导体产业实现差异化突围的关键落点。
从这个角度看,写入“十五五”规划,仅仅只是开始。
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