2017年“人機(jī)圍棋大戰(zhàn)”，Alpha Go獲勝是人們對(duì)計(jì)算機(jī)認(rèn)知的一次轉(zhuǎn)折點(diǎn)。但大多數(shù)人沒(méi)有看到的是，Alpha Go勝利的背后是20000瓦能耗，而代表人類(lèi)的柯潔，只用了20瓦的能耗。

人們搬出了科學(xué)界之前的設(shè)想，開(kāi)始思考如果人腦可以只用20瓦就完成從圍棋知識(shí)的儲(chǔ)備到調(diào)用處理，那計(jì)算機(jī)是否也可以做到？

要知道，早期計(jì)算機(jī)都是ASIC化，計(jì)算機(jī)由各種電路組裝的固定電路板構(gòu)成，如果要改變功能，就需要重新搭建這塊固定的電路板，是一件非常麻煩的事。

這時(shí)，美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮·諾依曼提出了“存儲(chǔ)程序”的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)理念，讓計(jì)算機(jī)的計(jì)算和存儲(chǔ)進(jìn)行分離，把計(jì)算機(jī)指令和數(shù)據(jù)放在存儲(chǔ)器中，順序執(zhí)行代碼，從而控制計(jì)算機(jī)運(yùn)行。

這種硬件設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)分離的計(jì)算機(jī)架構(gòu)促進(jìn)了計(jì)算機(jī)行業(yè)的大發(fā)展，也一直延續(xù)至今。但在科技迅猛發(fā)展的今日，特別是在數(shù)據(jù)為主的AI計(jì)算下，馮·諾依曼架構(gòu)的弊端開(kāi)始顯現(xiàn)，數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器和運(yùn)算器之間搬運(yùn)產(chǎn)生了“功耗墻”和“存儲(chǔ)墻”等問(wèn)題，計(jì)算機(jī)體系架構(gòu)問(wèn)題需要被重新思考。

昕原半導(dǎo)體是一家新型存儲(chǔ)技術(shù)公司，成立于2019年，公司致力于新型存儲(chǔ)技術(shù)、高能效智能計(jì)算和信息安全。目前，昕原半導(dǎo)體為市場(chǎng)提供新型存儲(chǔ)芯片顆粒產(chǎn)品、嵌入式存儲(chǔ)技術(shù)授權(quán)和人工智能存算一體解決方案服務(wù)。

昕原半導(dǎo)體推出的產(chǎn)品涵蓋了工控和汽車(chē)電子、高性能服務(wù)器高速緩存、存內(nèi)計(jì)算、信息安全和存內(nèi)搜索等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，是集器件材料、工藝制程、芯片設(shè)計(jì)、IP授權(quán)和中試量產(chǎn)為一體的新型存儲(chǔ)技術(shù)公司。

憑借自身先進(jìn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，截至目前，昕原半導(dǎo)體已完成數(shù)億美元融資，投資方包括上海聯(lián)和投資、凱鵬華盈（KPCB）、北極光創(chuàng)投、沂景資本、聯(lián)升創(chuàng)投、昆橋資本等著名投資機(jī)構(gòu)。

一、走顛覆性的創(chuàng)新路徑

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中最大的細(xì)分市場(chǎng)，主要包括DRAM和Flash，體量約占整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的三分之一。當(dāng)傳統(tǒng)路徑中延續(xù)性技術(shù)創(chuàng)新的弊端已經(jīng)暴露出來(lái)，走顛覆性的新型路徑技術(shù)創(chuàng)新，成了趕超傳統(tǒng)路徑技術(shù)寡頭的一次機(jī)會(huì)。

目前新型存儲(chǔ)器技術(shù)路線(xiàn)主要有MRAM（磁性存儲(chǔ)器）、PCRAM（相變存儲(chǔ)器）、FRAM（鐵電存儲(chǔ)器）和ReRAM（阻變存儲(chǔ)器）四類(lèi)。

其中的ReRAM技術(shù)，其計(jì)算單元可以利用阻變器件的存儲(chǔ)記憶特性，基于基礎(chǔ)物理定律和原理完成海量的AI計(jì)算。ReRAM技術(shù)通過(guò)存算一體的架構(gòu)，省去了傳統(tǒng)的將數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)單元搬運(yùn)到計(jì)算單元的環(huán)節(jié)，從而得以節(jié)省因數(shù)據(jù)搬運(yùn)產(chǎn)生的大量衍生成本，這種方式也適用于國(guó)家碳中和、碳達(dá)峰的技術(shù)發(fā)展路線(xiàn)，改變傳統(tǒng)AI運(yùn)算需要巨大能耗的現(xiàn)狀。

昕原半導(dǎo)體中試線(xiàn)

更重要的是，在創(chuàng)新技術(shù)最看重的產(chǎn)業(yè)化方面，ReRAM最大的吸引力在于，它可以利用代工廠(chǎng)生產(chǎn)線(xiàn)的既有材料制造生產(chǎn)，也更容易產(chǎn)業(yè)化。

今年初，昕原半導(dǎo)體建設(shè)的大陸首條28 / 22nm ReRAM 12寸中試生產(chǎn)線(xiàn)，順利完成了自主研發(fā)所需設(shè)備的裝機(jī)驗(yàn)收工作，實(shí)現(xiàn)了中試線(xiàn)工藝流程的通線(xiàn)，具備商業(yè)化量產(chǎn)能力。

該中試線(xiàn)采用了最先進(jìn)的12英寸28/22nm ReRAM核心設(shè)備，包括具有兼容各種ReRAM材料、連續(xù)不破真空的材料沉積能力、一流的薄膜厚度控制能力的PVD設(shè)備，材料的厚度可以精確控制在1-2A；具備刻蝕多種材料能力和良好的刻蝕一致性能力的刻蝕設(shè)備等，能夠勝任28/22nm及以下工藝節(jié)點(diǎn)的物理結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)。

此外，昕原半導(dǎo)體擁有國(guó)內(nèi)一流的存儲(chǔ)工藝制程技術(shù)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)和一流的先進(jìn)制程半導(dǎo)體fab運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)成員曾成功研發(fā)65nm NOR Flash技術(shù)，38nm、24nm NAND Flash技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。憑借這一優(yōu)勢(shì)，昕原半導(dǎo)體快速建立起了全球突出的28nm ReRAM后端工藝開(kāi)發(fā)能力、小批量生產(chǎn)能力以及CP測(cè)試能力。

面對(duì)大規(guī)模商用需求，昕原半導(dǎo)體與外部代工廠(chǎng)達(dá)成緊密合作，從而復(fù)用這些具體的生產(chǎn)參數(shù)、設(shè)備工藝等條件進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，滿(mǎn)足客戶(hù)的需求。

二、實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)

目前，昕原半導(dǎo)體的產(chǎn)品落地主要聚焦在高性能SoC（工控/汽車(chē)）、存算一體、獨(dú)立存儲(chǔ)顆粒這三條產(chǎn)品線(xiàn)上。

在高性能SoC方向上，昕原半導(dǎo)體提供的是一種嵌入式存儲(chǔ)（Embedded ReRAM，簡(jiǎn)稱(chēng)“eReRAM”）技術(shù)，聚焦于工控、汽車(chē)領(lǐng)域，主要工作是將ReRAM的存儲(chǔ)技術(shù)嵌入到主控芯片中。

相比傳統(tǒng)eflash止步40nm工藝，昕原半導(dǎo)體的eReRAM支持28nm及以下工藝節(jié)點(diǎn)，制程帶來(lái)的性能和功耗優(yōu)勢(shì)更明顯，同時(shí)還具備寬溫可靠性。

昕原半導(dǎo)體的高性能SoC產(chǎn)品性能、可靠性高，能幫助下游廠(chǎng)商節(jié)省近40%的成本。目前在工控業(yè)務(wù)領(lǐng)域里，昕原半導(dǎo)體已經(jīng)獲得了部分客戶(hù)的訂單。

在存算一體方向上，昕原半導(dǎo)體為合作伙伴提供包括存算IP技術(shù)授權(quán)、存算加速芯片等產(chǎn)品和服務(wù)，在能效比上，對(duì)比市場(chǎng)現(xiàn)有產(chǎn)品，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)量級(jí)的提升。

關(guān)于存算IP的技術(shù)授權(quán)，昕原半導(dǎo)體將自主研發(fā)的存算IP授權(quán)給致力于存算一體方向的企業(yè)或科研機(jī)構(gòu)等客戶(hù)，客戶(hù)基于昕原半導(dǎo)體提供的存算IP實(shí)現(xiàn)具備存算加速能力的異構(gòu)片上系統(tǒng)級(jí)芯片（System on Chip），滿(mǎn)足目標(biāo)場(chǎng)景的需求。

基于昕原半導(dǎo)體提供的存算加速芯片，這些客戶(hù)可以直接使用解決特定場(chǎng)景的存算加速，也可以通過(guò)諸如3D封裝等方式與CPU、GPU等其它芯片一起構(gòu)成異構(gòu)芯粒（Chiplet）。如此，相當(dāng)于昕原半導(dǎo)體的存算芯片幫客戶(hù)處理一部分的計(jì)算，客戶(hù)自己設(shè)計(jì)的芯片去處理另一部分的計(jì)算，大大增強(qiáng)了產(chǎn)品的靈活性與可擴(kuò)展性。

在獨(dú)立存儲(chǔ)顆粒領(lǐng)域，昕原半導(dǎo)體將為數(shù)據(jù)中心提供存儲(chǔ)級(jí)內(nèi)存（SCM）以?xún)?yōu)化存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。DRAM有易失性和密度上的瓶頸，SSD有性能上的瓶頸，現(xiàn)在，昕原半導(dǎo)體通過(guò)在DRAM和SSD之間增加一級(jí)ReRAM，可以縮小傳統(tǒng)架構(gòu)中內(nèi)存與存儲(chǔ)之間的差距，在數(shù)據(jù)中心場(chǎng)景中，可以實(shí)現(xiàn)性能大幅提升的同時(shí)降低了能耗。

目前，昕原半導(dǎo)體的工藝打磨已日趨成熟，并逐漸形成獨(dú)特的ReRAM發(fā)展技術(shù)路線(xiàn)，以及與技術(shù)路線(xiàn)相輔相成、互相促進(jìn)的產(chǎn)品發(fā)展路線(xiàn)。昕原半導(dǎo)體選擇了性能和可靠性敏感的場(chǎng)景去實(shí)現(xiàn)ReRAM技術(shù)的產(chǎn)品落地，今年已開(kāi)始在更廣泛的領(lǐng)域中嘗試、驗(yàn)證和開(kāi)拓。