一家名为 Kepler Computing 的初创公司声称，通过一种新的芯片设计方法和专有材料，可以解决当前困扰市场的内存供应短缺问题。其核心策略是利用创新的 3D 堆叠技术和铁电材料，在现有半导体工厂内提升内存密度和性能，从而绕过建造昂贵新工厂的瓶颈。尽管该技术已获得大量投资并取得初步成功，但公司仍面临着将技术从测试阶段推向大规模生产的巨大挑战。
内存短缺的破局者？
一家已秘密研发七年多的芯片初创公司 Kepler Computing 公开亮相，声称其技术可以缓解全球内存芯片短缺。与行业普遍依赖昂贵的极端紫外光刻（EUV）技术来缩小晶体管不同，Kepler 采用“3D 堆叠”方法和一种专有新材料，在不使用 EUV 的情况下提高芯片密度。
- 公司背景： 成立于 2018 年，由物理学家和计算机科学家团队组建。
- 获得支持： 已融资 4.68 亿美元，投资者包括英特尔、AMD、GlobalFoundries 以及比尔·盖茨的基金。
- 当前进展： 主要在新加坡的 GlobalFoundries 工厂进行测试，已在约 2,000 个晶圆上验证其技术。
应对 AI 时代的内存需求
随着人工智能，特别是 ChatGPT 等模型的爆发，市场对高带宽内存（HBM）的需求激增。传统的内存制造商如 SK 海力士和美光正在投入数百亿美元建造新工厂，但这是一个耗时且昂贵的过程。Kepler 的方案恰逢其时，旨在提供一个更快、成本更低的替代方案。
我们最初的想法是先开发 SRAM，然后再跟进 DRAM 和 HBM。但随着 ChatGPT 的发布和对 HBM 替代品需求的爆炸式增长，我们开始并行推进 SRAM 和 HBM 的研发。
Kepler 的双重技术创新
Kepler 的方法主要分为两部分，分别针对不同类型的内存进行优化。其核心理念是，计算市场不应等待全新的内存工厂建成才能满足需求。
1. 针对 HBM 的 3D 堆叠技术
- 目标： 在固定空间内容纳更多内存芯片，让计算核心与内存更近。
- 优势： 减少数据传输过程中的能量消耗，使 HBM 的能效接近于速度更快的 SRAM。
- 核心策略： “我们的目标是利用已建成的工厂和架构，并将它们推向物理极限。”
2. 针对 SRAM 的新材料应用
- 技术核心： 使用铁电材料（ferroelectrics），它能以更低的电压读写数据。
- 创新之处： Kepler 团队研发出一种新型的低压复合材料，经过 35 次迭代才最终确定。这种材料有助于制造更便宜、更简单的内存芯片。
- 效果： 能够在不投资 EUV 设备的情况下，生产出与 2 纳米或 3 纳米芯片密度相当的 SRAM。
前进道路上的挑战
尽管 Kepler 的技术突破令人瞩目，但公司要实现大规模生产仍有很长的路要走。
- 规模化生产： 将技术从几千个晶圆的成功测试，扩展到数百万个设备的稳定生产是巨大的挑战。
- 材料污染风险： Kepler 使用的复合材料中含有铁，这是一种在半导体生产中很难处理的污染物。解决方案必须确保材料被完全隔离，不能污染生产线。
- 时间表： 公司计划今年晚些时候寄出首批 HBM 芯片样品，明年在新加坡扩大生产，并于 2028 年在美国开始芯片生产。
最终，Kepler 是否能成功，关键在于它能否以可控的成本克服这些制造上的限制，并真正实现大规模量产，以满足市场前所未有的内存需求。