專注利基市場，華邦電子CUBE如何滿足邊緣設備運行生成式AI的性能需求？

專注利基市場，NOR Flash全球排名第一

華邦電子DRAM產(chǎn)品介紹，來源：華邦電子

成立于1987年的華邦電子，是全球領先的半導體存儲解決方案提供商。華邦電子的主要產(chǎn)品線包括利基型動態(tài)隨機存取內(nèi)存（DRAM）、行動內(nèi)存、編碼型閃存和TrustME?安全閃存，廣泛應用于通訊、消費性電子、工業(yè)以及車用電子和計算機周邊領域。

華邦電子DRAM產(chǎn)品市場地位，來源：Omida

華邦電子擁有自己的制程、產(chǎn)能和晶圓廠，是一家真正的IDM內(nèi)存企業(yè)。Flash產(chǎn)品主要為Code Storage類別，其中NOR Flash全球排名第一。與三星、美光等全球頭部存儲廠商相比，華邦電子在市場上主要聚焦中小容量利基型存儲。根據(jù)Omdia的數(shù)據(jù)，截至2022年第四季度，華邦電子在全球小于等于1Gbit容量市場中份額最高，其中1Gbit市占份額達33%，小于等于512bit市場的份額達47%。公司的新晶圓廠產(chǎn)能擴充為其在更大容量市場上爭取更高份額奠定了基礎，特別是在看重品質(zhì)和供應的KGD合封市場中全球領先。

第三方調(diào)研機構數(shù)據(jù)顯示，華邦在全球NOR Flash市場中排名第一，2021年市場占比近30%。此外，華邦電子約三成營收來自中國大陸市場，顯示其在中國大陸的業(yè)務布局和深耕程度。

華邦的NOR Flash產(chǎn)品目前市占率全球第一，正從5V、3V演進至1.2V，以適應低功耗需求。華邦還在NAND Flash領域創(chuàng)新，推出了OctalNAND新產(chǎn)品系列，特別適用于汽車車機系統(tǒng)和可穿戴設備，提供高帶寬和快速啟動速度。華邦電子產(chǎn)品中的NOR Flash，雖不主攻如AI服務器、數(shù)據(jù)中心等存儲市場，卻在PCB板上的小容量存儲領域占有顯著市場份額。

此外，華邦電子在支持客戶對8Mb Serial Flash需求方面擁有豐富經(jīng)驗，其產(chǎn)品應用領域包括儀器儀表、聯(lián)網(wǎng)設備、PC、打印機、車用及游戲設備。W25QxxRV的推出，進一步支持了更多新興應用和用例，例如利用KGD和WLCSP解決方案在先進技術中實現(xiàn)無線連接性，并采用更小的引腳封裝。

近日，華邦電子產(chǎn)品總監(jiān)朱迪接受了與非網(wǎng)記者的專訪，在詳細介紹了華邦電子的產(chǎn)品線及技術路線之外，也對2022年及2023年的存儲產(chǎn)業(yè)進行了回顧和展望。

華邦的DRAM產(chǎn)品以小尺寸、低功耗和低引腳數(shù)封裝等特點著稱，可簡化器件互連并節(jié)省PCB成本，是嵌入式設備的理想選擇。今年三月，華邦電子宣布與全球頂級半導體公司意法半導體（STMicroelectronics）達成合作，將華邦的利基型內(nèi)存芯片和內(nèi)存模塊集成到意法半導體的STM32系列微控制器（MCU）和微處理器（MPU）中。這次合作旨在優(yōu)化集成和性能，確保雙方設備的長期可用性，滿足工業(yè)市場客戶的需求。

STM32系列是基于Arm? Cortex內(nèi)核的32位MCU和MPU產(chǎn)品，融合高性能、高能效、超低功耗和先進外設等優(yōu)點，與STM32的廣泛生態(tài)系統(tǒng)完美對接，簡化并加速開發(fā)進程。意法半導體的STM32MPU生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品營銷經(jīng)理Kamel Kholti強調(diào)了與華邦電子建立密切合作伙伴關系的重要性，尤其是在將STM32系列擴展到MPU領域時。

HYPERRAM?: MCU外部RAM的理想選擇，來源：華邦電子

重點合作內(nèi)容包括將華邦的DDR3內(nèi)存與意法半導體的STM32MP1系列微處理器相結合，以支持工業(yè)網(wǎng)關、智能電表、條形碼掃描器等需要高性能和先進安全性的應用。華邦還引入HYPERRAM?產(chǎn)品為意法半導體新推出的基于Cortex-M33內(nèi)核的STM32U5 MCU提供支持。HYPERRAM?的低功耗和高性能特點，使其成為STM32U5的理想內(nèi)存解決方案，支持智能工業(yè)和消費級應用的發(fā)展。

滿足新需求， HYPERRAM?成新興IOT理想選擇

HYPERRAM??主要應用，來源：華邦電子

隨著MCU的制程節(jié)點從55nm、40nm朝28nm甚至16nm轉移，雖然尺寸符合IoT微型化趨勢，但應用對運算能力的高要求使得需要新一代外部內(nèi)存作為數(shù)據(jù)緩沖。傳統(tǒng)SDRAM和pSRAM無法滿足這些新興IoT應用的需求，故華邦推出采用38nm制程的HYPERRAM?，并計劃向25nm制程轉移。這一先進制程不僅適應了車用和工規(guī)應用的長期供貨需求，還使HYPERRAM?成為新興IoT裝置的理想選擇。

HYPERRAM?性能優(yōu)勢，來源：華邦電子

HYPERRAM技術是一種適用于需要擴充記憶體以用于暫存或緩沖的高性能嵌入式系統(tǒng)的高速、低引腳數(shù)、低功耗pseudo-SRAM。這項技術最早由英飛凌推出，現(xiàn)已獲得多家MCU、MPU和FPGA合作伙伴及客戶的認可與支持，生態(tài)系統(tǒng)日益成熟。HYPERRAM?的三大主要特性主要包括：低腳數(shù)、低功耗、易于應用設計，這些特性顯著提升了終端裝置的效能。與傳統(tǒng)SDRAM相比，HYPERRAM?在待機功耗和封裝尺寸上都具有明顯優(yōu)勢。其簡化控制接口，基于pSRAM架構，并具有自我刷新功能，使得系統(tǒng)端的內(nèi)存使用更為簡便，簡化了固件和驅(qū)動程序的開發(fā)。

已有多家公司推出了優(yōu)化的HyperBus??記憶體控制IP。目前，包括NXP、Renesas、ST、TI等領先業(yè)者已支持HyperBus?接口的MCU，并將繼續(xù)支持其新產(chǎn)品?？刂平涌陂_發(fā)平臺已就緒，Cadence、Synopsys及Mobiveil已提供HyperBus?內(nèi)存控制IP，加速芯片業(yè)者設計時程。HYPERRAM?將納入JEDEC標準規(guī)范，成為兼容技術。華邦作為HYPERRAM?的供應商之一，提供客戶更多選擇?，F(xiàn)已成為高性能嵌入式系統(tǒng)中額外RAM需求的理想解決方案。新一代HYPERRAM 3.0產(chǎn)品在1.8V下能達到200MHz的最高工作頻率，數(shù)據(jù)傳輸率高達800MBps。

據(jù)介紹，目前華邦電子的HYPERRAM?產(chǎn)品線包括32Mb、64Mb、128Mb和256Mb等多種容量，提供多種封裝選項，如24BGA、49BGA和15BGA WLCSP封裝，適用于不同的市場需求，包括汽車、工業(yè)應用和消費性產(chǎn)品。恩智浦的i.MX RT系列MCU已全面支持HYPERRAM?接口，以適應不同應用場景的需求。對于穿戴式產(chǎn)品，RT500/700搭配WLCSP封裝的HYPERRAM?提供低 功耗和小封裝優(yōu)勢。而在工業(yè)和汽車類應用中，RT1170/1180與BGA封裝的HYPERRAM? 結合，實現(xiàn)少引腳和高可靠性。華邦已將HYPERRAM?產(chǎn)品容量擴展至256Mb和512Mb，采用25nm制程，低至35μW的待機功耗在混合睡眠模式下優(yōu)化了性能。

華邦電子產(chǎn)品總監(jiān)朱迪對與非網(wǎng)記者表示，“HYPERRAM?是一個8位串行接口產(chǎn)品，具備功耗低、引腳少、占用空間小等特點，非常適合中小容量市場，是未來發(fā)展的趨勢。”隨著HYPERRAM?技術的發(fā)展，華邦電子提供了多樣化的產(chǎn)品線和封裝選項，為不同應用場景提供解決方案，如車用電子、工業(yè)電子、智能家居以及穿戴裝置等。預計隨著市場的不斷增溫，將有更多客戶采用這一新世代內(nèi)存技術。

從KGD到CUBE，華邦如何應對邊緣AI新挑戰(zhàn)？

作為利基型內(nèi)存領域的領先企業(yè)，華邦電子專注于KGD（良品裸晶圓）技術的應用，區(qū)別于市場上普遍的普通封裝產(chǎn)品。華邦電子的KGD解決方案已超過十年，產(chǎn)品成熟且經(jīng)過嚴格測試，與封裝產(chǎn)品具有同等的可靠性水平。

據(jù)介紹，華邦KGD 2.0產(chǎn)品采用的TSV（Through-Silicon Via）技術在深寬比（aspect ratio）能力上表現(xiàn)出色，能達到1:10的比例，目前可以實現(xiàn)50微米的深度，相當于需要將芯片打磨至2 mil。通過Hybrid Bonding工藝，華邦有望進一步實現(xiàn)更高的精度和更低的功耗。KGD 2.0的信號完整性/電源完整性（SI/PI）表現(xiàn)優(yōu)異，且功耗低于LPDDR4的四分之一，同時帶寬可實現(xiàn)16-256GB/s，為客戶在AI-ISP和CPU設計中提供了高效的替代方案。

華邦電子致力于設計創(chuàng)新和差異化的Serial Flash KGD和WLCSP解決方案。這些解決方案適用于需要MCU和SoC的小尺寸與非易失性存儲的特殊應用。通過其先進的KGD 2.0產(chǎn)品和3DCaaS服務平臺，華邦電子為客戶提供從DRAM到封裝測試再到IP的完整一站式解決方案，不斷推動行業(yè)技術的發(fā)展和創(chuàng)新。

在加入UCIe（Universal Chiplet Interconnect Express）聯(lián)盟時，華邦就宣布將提供3DCaaS（3D CUBE as a Service）一站式服務平臺，為客戶提供包括3D TSV DRAM（CUBE）KGD內(nèi)存芯片在內(nèi)的領先標準化產(chǎn)品解決方案。此外，華邦通過其平臺合作伙伴提供的技術咨詢服務，讓客戶能夠全面享受CUBE產(chǎn)品支持，以及Silicon-Cap、interposer等技術的附加服務。憑借在KGD技術上的深厚經(jīng)驗，華邦成功將其應用于CUBE產(chǎn)品中，推出了KGD 2.0產(chǎn)品。這一步驟標志著華邦在內(nèi)存技術和封裝領域的重要進展。

華邦電子產(chǎn)品總監(jiān)朱迪深入分析了HBM（高帶寬內(nèi)存）的崛起及其與AI發(fā)展的緊密聯(lián)系。他指出，盡管整個內(nèi)存市場不景氣，但HBM市場卻因ChatGPT應用而快速增長。他預計，未來3-5年內(nèi)，HBM在DRAM市場的占比將從1%增長至5%-7%左右。朱迪認為，HBM的毛利比較高，這在財務方面對頭部大廠非常有利。朱迪進一步討論了端側AI對HBM需求的影響，他認為，端側AI和云端計算是相輔相成的關系。云端計算需要HBM和大算力GPU進行計算和訓練，而終端設備依賴于中小容量的內(nèi)存需求，例如HYPERRAM?和華邦新推出的CUBE產(chǎn)品。

華邦電子推出的CUBE（Customized Ultra-Bandwidth Elements）是一種針對SoC（System on Chip）在DRAM合封上遇到的挑戰(zhàn)所設計的創(chuàng)新內(nèi)存產(chǎn)品。這種緊湊超高帶寬DRAM專為邊緣計算領域設計，通過將SoC裸片置于DRAM裸片上方，CUBE技術能夠在不采用SoC的TSV（Through-Silicon Via）工藝的同時，達到降低成本和尺寸的目的。此外，它還改進了散熱效果，并特別適用于對低功耗、高帶寬以及中低容量內(nèi)存有需求的應用場景。作為一種半定制化的緊湊超高帶寬DRAM，CUBE技術是針對當前SoC在DRAM合封上遇到的挑戰(zhàn)而設計的創(chuàng)新產(chǎn)品。這種技術為邊緣計算和AI應用領域提供了革新性的解決方案，標志著華邦在內(nèi)存技術方面的重要進步。

CUBE利用了3D堆棧技術和異質(zhì)鍵合技術，優(yōu)化了在混合云和邊緣云應用中運行生成式AI的性能。它的設計目標是滿足邊緣AI計算設備日益增長的需求，提供單顆256Mb至8Gb的高帶寬低功耗內(nèi)存。CUBE還利用3D堆棧技術強化帶寬，降低數(shù)據(jù)傳輸時的電力需求。

它支持包括chip-on-wafer、wafer-on-wafer以及2.5D/3D chip-on-Si-interposer在內(nèi)的封裝技術。這些技術增強了前端3D結構的性能，并提供了后端基板和扇出解決方案。CUBE的設計目標是滿足邊緣AI計算設備日益增長的需求，提供單顆256Mb至8Gb的高帶寬低功耗內(nèi)存解決方案。

CUBE的主要特性包括：

• 節(jié)省電耗：CUBE提供卓越的電源效率，功耗低于1pJ/bit，延長運行時間并優(yōu)化能源使用。
• 卓越性能：其帶寬范圍在32GB/s至256GB/s，遠高于行業(yè)標準。
• 較小尺寸：基于20nm標準，提供每顆芯片256Mb-8Gb容量，2025年預計將有16nm標準。
• 高經(jīng)濟效益、高帶寬：IO速度可高達2Gbps，與成熟工藝SoC集成時，帶寬可達32GB/s至256GB/s。

CUBE的推出是華邦電子實現(xiàn)跨平臺與接口無縫部署的重要一步，適用于包括可穿戴設備、邊緣服務器設備、監(jiān)控設備、ADAS以及協(xié)作機器人等高級應用。華邦電子的創(chuàng)新和合作承諾有望推動各行業(yè)的發(fā)展，并通過3DCaaS平臺進一步發(fā)揮CUBE的潛力。結合現(xiàn)有技術，華邦能夠為行業(yè)提供尖端解決方案，支持企業(yè)在AI驅(qū)動轉型的關鍵時代蓬勃發(fā)展。

華邦電子產(chǎn)品總監(jiān)朱迪對與非網(wǎng)記者介紹了CUBE的應用場景及其特點。他指出：“華邦CUBE的應用場景主要集中在邊緣計算領域，如AR、VR這類輕薄、尺寸小且需大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)漠a(chǎn)品。此外，攝像頭等智能設備也是CUBE的重要應用領域，未來這些設備將進化得更智能、高清，并容納更多算法?！?/p>

關于CUBE的大模型應用，朱迪補充道：“CUBE也適用于大模型，特別是邊緣計算中的系統(tǒng)訓練任務。隨著本地化計算需求增加，對內(nèi)存和存儲的需求、算力和帶寬需求也相應提高。CUBE在這方面提供了高效的解決方案?！?/p>

CUBE的架構不僅將SoC裸片置于DRAM裸片上方，從而減小SoC尺寸、降低成本，還通過華邦的DRAM TSV工藝將SoC的信號引至外部。這一設計提供了低功耗、高集成度等優(yōu)勢。

CUBE的推出也標志著華邦在制造和封裝領域的獨特能力。朱迪指出：“華邦在封裝領域與封裝廠合作，并提供Die的TSV穿孔技術和Interposer，有效地幫助3D封裝實現(xiàn)更低的功耗和更高的集成度?！?/p>

CUBE被視為一種服務而非單一產(chǎn)品，因為它不僅包括存儲功能，還涵蓋TSV穿孔、硅中介層、硅電容等。朱迪解釋：“CUBE是一套整體的解決方案，‘一站式服務’，而非單獨銷售的一個產(chǎn)品。”

華邦電子在CUBE技術上的創(chuàng)新，不僅是對內(nèi)存技術的重要貢獻，也是對邊緣計算和AI領域的重大推動。CUBE的發(fā)展契機在于其與邊緣側芯片性能的強大配合，提供非常規(guī)的內(nèi)存產(chǎn)品以支持這些強大的邊緣設備。華邦電子的CUBE架構有望在未來的技術發(fā)展中發(fā)揮關鍵作用，推動邊緣計算和AI的發(fā)展。

華邦電子產(chǎn)品總監(jiān)朱迪表示，CUBE是基于華邦多年芯片級合封技術的發(fā)展。過去的Die-to-Die合封技術逐漸演變?yōu)楝F(xiàn)在的2.5D/3D封裝技術，如Chip on Wafer或Wafer on Wafer。這些技術使得SoC和內(nèi)存之間可以通過數(shù)千個Microbump進行高速、高帶寬的數(shù)據(jù)交換。CUBE的SoC裸片置上、DRAM裸片置下的設計，提供了更好的散熱效果和更優(yōu)化的封裝效果。朱迪對與非網(wǎng)記者介紹，“CUBE技術可以理解為Chiplet，HBM的本質(zhì)也是一樣的，它們都算是Chiplet下面的子集。華邦在今年2月份加入了UCIe這個Chiplet聯(lián)盟，并且華邦在這個聯(lián)盟中是一個獨特的存在，也是聯(lián)盟內(nèi)唯一一個提供CUBE產(chǎn)品的。”

華邦電子與UCIe 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟

隨著摩爾定律的放緩，芯片行業(yè)面臨性能提升的挑戰(zhàn)，其中Chiplet技術成為一個焦點。然而，不是所有的集成芯片都需要使用極先進的制程，如5納米或3納米。Chiplet允許不同功能的芯片采用不同制程，例如運算核心使用5納米，而IO芯片可能使用7納米或12納米，這種方法能有效降低SoC的成本結構。Chiplet的推廣和存在的價值在于，它使得不同制程的芯片能夠有效結合在一起，但如何連接這些不同制程的芯片成為關鍵問題，正是UCIe聯(lián)盟致力于解決的難題。

作為DRAM供應商的行業(yè)領導者，華邦從DRAM的角度為Chiplet技術的普及做出了獨特貢獻。Chiplet技術面臨的挑戰(zhàn)包括封裝技術、連接設計和熱管理。2.5D/3D垂直堆疊方式對封裝技術提出了更高要求，需要在更小的封裝空間內(nèi)封裝尺寸更小的芯片。同時，芯片堆疊的順序和走線方式的優(yōu)化設計是降低整體風險的關鍵。另外，散熱問題在芯片堆疊后變得更加復雜，需要采用尖端的散熱技術來保證芯片性能和壽命。

華邦電子不僅加入UCIe聯(lián)盟，還提供3DCaaS（3D CUBE as a Service）一站式服務平臺，為客戶提供3D TSV DRAM（CUBE）KGD內(nèi)存芯片和優(yōu)化多芯片設備的2.5D/3D后段工藝，如CoW/WoW技術。此外，華邦的合作伙伴還提供技術咨詢服務，使客戶可以輕松獲得完整的CUBE產(chǎn)品支持，并享受Silicon-Cap、interposer等技術的附加服務。2.5D/3D封裝技術能進一步提升芯片性能，滿足嚴格的前沿數(shù)字服務要求。隨著UCIe規(guī)范的普及，2.5D/3D技術在云端到邊緣端的人工智能應用中將發(fā)揮更重要的作用。華邦電子產(chǎn)品總監(jiān)朱迪對此表示：“華邦在UCIe中是一個比較獨特的存在，CUBE的概念對聯(lián)盟里的一些廠家非常具有吸引力，包括封測、主控等企業(yè)，未來合作的機會非常大，甚至現(xiàn)在既有的客戶也是這些伙伴。相信華邦能夠在這個聯(lián)盟里面發(fā)揮自己的獨特作用，能夠帶來一些新的產(chǎn)品和新的形態(tài)出現(xiàn)?！?/p>

2023年回顧與2024年展望，積極開拓AIOT、汽車新興市場

回顧2023年，華邦電子產(chǎn)品總監(jiān)朱迪對與非網(wǎng)記者表示，疫情期間家用電子產(chǎn)品需求增加，但隨著疫情緩解，需求開始下降。新興應用領域如服務器、數(shù)據(jù)中心、電動汽車及工業(yè)數(shù)字化轉型對存儲的需求仍然強勁。盡管市場部分電源相關組件交貨延遲，但多數(shù)存儲芯片供應和交付時間已恢復正常。全球經(jīng)濟通脹導致存儲市場供應過剩，影響消費者和企業(yè)需求。

在2023年的業(yè)務表現(xiàn)中，盡管面臨全球經(jīng)濟不確定性和疫情余波，但華邦電子在DRAM、NAND Flash和NOR Flash市場中穩(wěn)定發(fā)展。隨著物聯(lián)網(wǎng)的擴張，華邦的3V 8Mb Serial NOR Flash產(chǎn)品在汽車和物聯(lián)網(wǎng)領域顯示出巨大潛力。由于多家廠商減產(chǎn)，市場出現(xiàn)漲價趨勢。2023年第四季度預計為市場反彈期，庫存水位正?；髮⑦M行市場修正。

展望未來，華邦電子市場策略受歐盟通脹、美國加息和地緣政治等因素影響，預計在動蕩市場環(huán)境中保持穩(wěn)定發(fā)展。華邦電子產(chǎn)品總監(jiān)朱迪預測，未來市場趨勢將受多方面綜合影響，總體看宏觀經(jīng)濟狀態(tài)和大環(huán)境。公司將從25nm和25Snm制程演進到20nm，專注于中小容量產(chǎn)品的先進制程。公司將關注宏觀經(jīng)濟狀態(tài)，適應市場需求變化，致力于技術創(chuàng)新和市場拓展，尤其在AIoT和電動汽車等新興市場。

據(jù)介紹，華邦電子積極適應市場變化，2023年在汽車領域取得不小成績。華邦電子獲得ISO/SAE 21434道路車輛網(wǎng)絡安全管理體系認證，展現(xiàn)其在汽車網(wǎng)絡安全領域的領先地位。該認證涵蓋汽車設計、開發(fā)、生產(chǎn)到使用和報廢的整個生命周期，強調(diào)信息安全在抵御網(wǎng)絡攻擊中的重要性。華邦的TrustME??W77Q安全閃存已獲多項安全認證，滿足汽車系統(tǒng)的人車安全和網(wǎng)絡安全需求。2024年，華邦電子計劃進行關鍵技術升級，將NOR Flash產(chǎn)品從58nm升級到45nm，并在高雄廠量產(chǎn)20nm大容量DDR4產(chǎn)品。公司還將發(fā)展2Gbit和4Gbit高容量Flash產(chǎn)品，豐富1.2V產(chǎn)品線。面對DDR3停產(chǎn)情況，華邦將繼續(xù)生產(chǎn)并計劃2025年升級至16nm。

綜上，華邦電子預計在2024年將繼續(xù)強化其市場地位，通過技術創(chuàng)新和市場適應力，在全球存儲解決方案市場保持領先。