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AI芯片定制化浪潮下内存架构创新与接口底座的机会 | 奎芯科技联合创始人王晓阳@GACS 2026

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主讲人:王晓阳

智猩猩AI整理

编辑:六六

9月20日,在智猩猩联合主办的 2026 全球 AI 芯片峰会开幕式上,奎芯科技联合创始人兼副总裁王晓阳分享了《AI芯片定制化浪潮下内存架构创新与接口底座的机会》主题演讲。

在王晓阳看来,AI 芯片设计逐渐走向定制化、异构化、专用化,给内存架构创新带来新机会,HBM Base Die 定制化和 HBF 分层存储成为新趋势。

HBM 内存正在从标准单品发展成小型子系统,需针对不同工作负载深度定制。HBF 采用 NAND Flash 定制化堆叠,带宽接近 HBM,容量则高一个数量级。未来 AI 芯片可能采用 NAND Flash(HBF)+HBM 混合架构,将 KV Cache、Attention 等延迟敏感数据留 HBM,可预测的专家权重卸到 HBF。

奎芯科技拥有全栈内存与接口 IP,在 UCIe,HBM,LPDDR,ONFI/NAND 等接口方面积累深厚,能够为定制内存+标准互联架构提供接口底座技术。目前奎芯标准封装 32G M2 UCIe 接口 IP 已完成硅验证,其打造的 Chiplet 产品 ML100 IO Die 能实现 HBM 与 xPU 解耦,已流片交付客户。

以下是演讲整理:

王晓阳:各位朋友上午好,感谢主办方邀请。AI 芯片的设计已经逐渐走向定制化、深度异构化和专用化。传统那种"大的单颗标品",很难解决现在的计算效率问题。我想分享的是,在这个浪潮下,内存的架构创新也有一些新的机会,以及我们如何在这个机会下做一些创新。

01

三股趋势把AI芯片

推向专用化与异构化


当今 AI 的发展有三股趋势,把 AI 芯片推向更深度的异构和专用化。

(1)模型收敛,负载细化。Transformer 已从最早的 LLM 走向视觉、端侧和具身智能等各个领域。同时训练和推理开始分离,推理中把 prefill 和 decoding 用硬件分离计算来提高效率;再深入 decoding 内部,Attention 和 FFN 也在分离,两者对访存的密集度和计算的密集度不同,用专用硬件做专用的事情能提高效率。

(2)极致 token 性价比。从 $/token 到 W/token,再到 mm² DRAM/token,归根结底都是成本问题:如何用更低的成本产生更多更有效率的 token。

(3)专用芯片开发周期缩短。尤其在 AI 辅助设计加持下,专用化、异构化芯片的开发成本和周期在降低和缩短。

从这三个趋势来看,AI 芯片已经从最开始的标品变得更加专用和异构。

02

内存成为AI系统瓶颈

HBM内存正在发展为小型子系统

说到 AI 计算就不得不说内存,今年 Hot Chips 上讨论热度也很高。这是因为内存已成为 AI 性能和成本的瓶颈。


带宽墙和容量墙是核心问题。算力每代增长约三倍,HBM 带宽增长不到两倍,剪刀差持续扩大;模型参数已达到 trillion 级别,Kimi K3、V4 Pro 都是如此。

如今增加更多卡、更多芯片,很多时候不是为了提升算力,而是为了放下模型。NVIDIA、AMD、Google、Amazon 四家的 AI 芯片中,HBM 已占物料成本的 60% 以上(2025 年 Q4 约 63%),超过一半费用流向内存厂商。


虽然 HBM2E 到 HBM4E 带宽提升了数倍,但标品持续升级的代价越来越高。

堆叠层数从 8 层到 16 层甚至更高,技术难度不断增加;由于带宽需求提升,传统 DRAM 工艺已难以支撑 Base Die,内存厂商开始将 Base Die 转向先进逻辑工艺。同时,DRAM 晶圆投入持续增加,同容量下 HBM 消耗的硅面积是 DDR5 的约三倍,到 HBM5 功耗密度可能提升四倍。成本、功耗和技术难度都在上升。

因此,内存厂商开始探索定制化设计。既然采用了先进工艺,是否可以在内存中加入更多能力,让内存变得更加高效、更加智能?


三星正在推进 cHBM:C-die(Core-die) 堆叠保持标准,B-die(Base Die)单独定制,Base Die 采用 4nm 逻辑工艺,并用 D2D 接口替代传统 HBM PHY,同时下沉部分控制、遥测和 RAS 功能。SK hynix 从 HBM4 起将 Base Die 交由台积电先进逻辑工艺制造。NVIDIA 则推出 NVHBM,将内存控制器和定制PHY搬进 Base Die,对外通过以授权方式开放的 NVLink Fusion 接口接入。整体来看,未来 HBM 定制化趋势将基于标准 D2D 接口展开。

我们认为,Memory 未来可能会从标准单品逐渐发展成一个小型系统,需要存储厂商、代工厂商、AI 芯片公司和先进封装厂商共同合作,每一个 HBM 都可能针对不同负载进行深度定制和优化。

03

未来AI芯片的内存

可能采用HBF+HBM混合架构


传统 HBM 本身也存在瓶颈,尤其是容量问题。目前单堆栈容量约 48GB,难以装下 MoE 大模型的专家权重。

其次,HBM 也存在“大材小用”的情况。大模型权重访问通常是只读、顺序、可预测的,用不上它昂贵的随机带宽和硅面积。

同时,很多适合 HBM 的负载,也可以 offload 到更便宜的存储上。内存的 hierarchy,从最上层最贵、最小、最快的 SRAM,到中间的 DRAM,再到 SSD,中间其实可以加一层 HBF:利用 NAND flash 做定制化,通过多层堆叠获得接近 HBM 的带宽,同时容量提升一个数量级,用更低成本存储 AI 参数。


现在 AI 数据已经呈现分层特征。以 Kimi K3 为例,约 1.56TB 权重中有 93% 是专家池;而大模型总参数与每个 token 激活参数之间相差约 47 倍。这意味着部分场景下,可以考虑将模型参数存入 NAND flash,降低对 HBM 的依赖。例如小 batch、TPOT 要求不高的场景,容量可能比带宽更重要。

对于大稀疏 MoE 模型,专家池具有只读、顺序访问,甚至可预测等特点,更适合用 NAND flash 存储。而 KV cache、attention 增量数据等需要随机读写、低延迟的数据,仍需要 HBM。

因此,未来 AI 芯片的内存可能采用混合架构:一部分使用 NAND flash 的 HBF,一部分使用 HBM,以兼顾效率和成本。

04

内存定制深化需要接口统一

UCIe生态下内存互联新形态


无论是内存厂商推进的定制化 HBM,还是 HBF,目前底层接口都趋向标准化,采用 D2D 接口或标准 UCIe 接口作为连接。

除了接口标准化,内部逻辑部分仍可以针对不同负载进行定制。HBF 新标准 OCP HBF v0.7 已将 UCIe-A 定义为标准接口。未来芯片公司可以在统一接口下更换不同介质,降低开发成本和周期。

新 AI 计算时代,接口生态正在逐渐收敛:封装内及跨封装可采用 UCIe 及其衍生接口;scale-up 域 UALink 逐渐成熟;CXL 成为 memory pooling 的事实标准;NVLink Fusion 则以授权方式向定制 ASIC 开放,但仍由 NVIDIA 主导。

因此,无论计算侧、内存侧还是机架侧,都在向标准接口收敛。在深化定制的同时,统一接口可以降低生态迁移成本。


未来 xPU 计算若采用统一互联接口,如 UCIe,外部可灵活替换不同存储、计算和内存介质,大幅降低开发成本。例如通过 IO Die 或带 UCIe 接口的 Base Die:IO Die 可以连接标准 HBM、LPDDR,Base Die 也可以堆叠定制化 DRAM 或 NAND flash。不同介质通过统一接口实现生态兼容。

目前这类生态我们都在探索,部分已经向客户交付。


(1)xPU 通过 UCIe 连接自研 IO Die,外接标准 HBM,已经实现客户交付;

(2)将 HBM 替换为 LPDDR,LPDDR 颗数不再受 xPU 边长限制,由 IO Die 扩展带宽,容量可按方案扩展,且无需中介层(LPDDR IO Die 研发中);

(3)在 UCIe Base Die 上堆 DRAM,则可以实现定制化 DRAM,并进一步支持控制器下放、近存计算等能力(规划中);

(4)将颗粒替换为 NAND flash,则形成 HBF(架构探索中)。

通过 xPU 绑定 UCIe 生态,可以灵活实现不同内存形态。

05

奎芯探索第四种角色

公司内存接口IP全景


目前,内存产业中,存储厂商提供存储颗粒,系统厂商构建生态,ASIC 厂商提供定制芯片。但未来可能还需要第四种角色,连接内存厂商与应用需求,因为做内存和做计算的思维并不相同。

奎芯的核心探索就是成为这样的桥梁,同时具备接口 IP 全栈、NAND/ONFI 接口积累、计算芯片设计的经验三种能力。我们完全可以在不绑定任何一种生态的情况下承接第四种角色。


简单介绍一下我们的全栈 IP 能力。上图左边包括 UCIe 等内存接口:UCIe 16G 已量产,32G 已完成硅验证;HBM3 和 HBM3E 已在国产工艺上交付客户;LPDDR5X 已完成多工艺硅验证,LPDDR6 IP 正在开发中;芯片间互联也有自研 C2C 接口。

NAND flash 部分,从 ONFI 5.0 到 6.0,已完成多个速度、多个工艺节点的硅验证与交付,累计超过 25 个商业化项目。


UCIe 可能会成为最普遍的片间互联协议。奎芯目前开发的 M2 UCIe 32G,在标准封装中实现,而非先进封装,满足国内 AI 芯片客户需求。可实现 25 毫米长距离互联,不依赖硅中介层,每模组收、发带宽各达 512Gbps,同时支持深度定制。

由于不同场景对 die-to-die 接口有不同需求,标准 UCIe 可能无法满足极致能效需求。因此,从 2023 年开始,我们持续开发多工艺、多速度、多规格 UCIe 产品,下一代 48G 产品也在推进。

UCIe 架构上,我们提供从 PHY、adapter 到 protocol 层的全栈解决方案。每代 UCIe 都会进行多 die 合封测试,验证不同距离下 die-to-die 互联性能和可靠性。

基于 UCIe 生态,我们也打造了 Chiplet 产品——ML100 IO Die,已流片并交付客户。


ML100 IO Die可以实现 HBM 与 xPU 解耦。这种方式可以降低 HBM 热效应对 SoC 的影响,减少 SoC 内 HBM PHY 面积,让距离和连接方式更加灵活;同时中介层只需覆盖 HBM 与 IO Die,面积大幅缩小,降低封装成本和供应链压力。未来通过 UCIe 标准接口,也能连接不同规格外部介质,实现更灵活、更低成本的产品形态。

06

总结:定制内存时代,

需要新接口和底座

综上,我们认为未来不仅需要更大、更快的内存形态,而且需要把不同内存按负载和数据去分层,从而更高效利用这些内存。因为内存本身未来会持续是紧缺、或者说比较昂贵的产品。


  • 模型架构也在为这个事情做持续的优化。

  • AI 芯片本身和内存本身也都在做系统级定制化。内存未来也会成为一个小小的子系统,不仅是一个标品。

  • 这些事情最终也需要我们 AI 芯片设计公司在软件层面对软件和生态去适配。

所以从这三个路径讲,未来需要让不同数据存到不同地方,从而更高效利用现有所有计算资源。

在定制内存时代,我们需要新接口和底座来打造系统。奎芯做的就是基于现在标准 UCIe 接口及生态,在这个生态之上打造一些适合的内存基座,用这种方式来加速、来赋能我们 AI 计算生态。

谢谢大家。

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