SRAM
Static Random-Access Memory (靜態隨機存取記憶體)
概念股
| 供應鏈位階 | 產業鏈角色 | 公司 | 核心產品、業務 | 產業競爭利基、護城河 |
|---|---|---|---|---|
| 上游 | 記憶體 IP 授權 | 力旺 (3529) | 嵌入式記憶體、安全 IP 授權 | 全球嵌入式邏輯製程非揮發性、高速記憶體 IP 領導廠商。 |
| 晶片架構、設計 | 愛普 (6531) | 客製化 PSRAM、VHM 3D 堆疊記憶體架構 | 掌握偽靜態記憶體介面、晶圓堆疊超高頻寬專利技術。 | |
| 中游 | 晶圓製造、內建快取整合 | 台積電 (2330) | 先進製程晶片內建 SRAM 巨集製造、3DFabric 晶圓堆疊 | 全球先進邏輯製程高密度 SRAM 位元單元、3D 堆疊技術領先者。 |
| 下游 | 超高速推論晶片、系統 | Cerebras (CBRS) | 晶圓級 WSE 內建 44 GB 超高速 SRAM 陣列 | 打造全球最大單晶片 SRAM 容量架構,提供超低延遲推論。 |
| Groq | LPU 內建 On-Chip SRAM 推論加速器 | 採用純晶片內建記憶體路徑,實現確定性極低延遲生成。 |
- 力旺:提供嵌入式邏輯製程 記憶體 IP,協助晶片設計業者快速整合 晶片內快取、安全設定。
- 愛普:透過 3D 堆疊技術開發超高頻寬記憶體,提供介於 傳統 SRAM、高頻寬記憶體 間的客製化方案。
- 台積電:在 5nm、3nm、2nm 先進邏輯製程中提供高密度 SRAM 巨集,並透過 TSMC-SoIC 實現 邏輯、記憶體 立體堆疊。
- Cerebras:將全 晶圓 打造成單一處理器,內建高達 44 GB 的 SRAM 快取,徹底消除外部記憶體傳輸瓶頸。
- Groq:採用純晶片內建 SRAM 架構打造 LPU,完全捨棄外部記憶體,主打 確定性極低延遲、超高速 Token 生成。
定義
- 技術本質:一種利用雙穩態正反器 (Flip-Flop) 儲存資料的揮發性半導體記憶體,只要持續供電即可保存資料,無須進行週期性動態刷新 (Refresh)。
- 運作原理:典型結構由 6 個 電晶體 (6T) 組成單一位元單元 (Bitcell),讀寫速度極快、存取延遲低至奈秒級別,遠快於動態記憶體。
- 產業地位:主要作為處理器 (CPU、GPU、ASIC) 內部的 各級快取 (L1、L2、L3 Cache)、暫存器,在生成式 AI 推論中扮演 打破記憶體牆、加速 Decode (解碼) 運算 的關鍵角色。
SRAM、DRAM 架構特性比較
| 比較維度 | SRAM | DRAM |
|---|---|---|
| 存取速度、延遲 | < 1 奈秒 (極快) | 數十奈秒 (較慢) |
| 刷新機制 | 無須預充電與刷新 | 需週期性刷新以防止電荷流失 |
| 基本結構 | 6T (6 個電晶體) | 1T1C (1 電晶體 + 1 電容) |
| 面積、成本 | 佔用面積大,成本高昂 | 儲存密度高,成本低廉 |
| 系統分工 | 極速暫存、快取運算 | 海量資料主儲存 (如 DRAM、HBM) |
- 存取速度、延遲:SRAM 存取延遲通常 < 1 奈秒,無須 預充電、刷新週期,DRAM 存取延遲落在數十奈秒,且需週期性刷新以防止電容電荷流失。
- 晶片面積、成本:SRAM 每個位元需 6 個電晶體,晶片佔用面積大且成本高昂,DRAM 採 1T1C (1 電晶體 + 1 電容) 結構,單位面積儲存密度高且成本低廉。
- 系統分工、互補:兩者在現代運算系統中為階層互補架構,SRAM 專注於 極速暫存、快取運算,DRAM、HBM 則負責海量資料主儲存。
AI 推論中的 Decode 瓶頸破局者
- 記憶體頻寬受限挑戰:大型語言模型在自回歸 Decode 階段需反覆逐字讀取 KV Cache、模型權重,傳統架構極易受限於外部記憶體頻寬瓶頸 (Memory Wall)。
- 極速 Token 生成能力:SRAM 具備數十倍於 HBM 的晶片內頻寬、極低延遲,能顯著推升每秒 Token 生成速度 (TPS),成為 即時語音、Agent、超低延遲推論 的核心硬體路徑。
微縮瓶頸、新架構發展
- SRAM 微縮停滯 (Scaling Stalled):隨著先進邏輯製程推進至 3nm、2nm,SRAM 位元單元面積縮減比例遠低於邏輯閘,導致晶片內快取成本急遽上升。
- 3D 堆疊、封裝解方:產業正積極發展 3D 晶圓堆疊 (如:台積電 SoIC)、晶圓級引擎 (WSE)、偽靜態記憶體 (PSRAM),將大容量快取以垂直互連方式整合,突破二維晶片面積限制。