|
|
朋友们,举起你们的手机,想想那个瞬间——当你点开一个巨吃性能的App,或者疯狂滑动信息流的时候,是不是偶尔能感觉到那么一丝…“力不从心”的微妙卡顿?别怪手机厂商,这口锅,可能得扣在芯片里一个超级低调但又至关重要的零件上:SRAM。
这玩意儿,你可以粗暴理解成芯片的“高速工作备忘录”,CPU算得快不快,很多时候就看它给数据给得及不及时。但问题来了,这几年芯片制程一路狂飙到3纳米、2纳米,CPU核心那部分(我们叫逻辑电路)是越跑越快,可边上这个“小秘书”SRAM,它的进步速度却跟挤牙膏似的,快跟不上了!这就好比你给赛车换上了V12引擎,结果油箱盖还是个老式手拧的,憋屈不?
但!就在最近,芯片界一位“低调大佬”Marvell,在它的2025年分析师日上,掏出了一份堪称“王炸”的作业,直接瞄准了这个行业痛点。他们搞定了基于2纳米工艺的超低功耗、超高密度SRAM设计,性能数据华丽到让人怀疑是不是多看了一个零。今天,咱们就抛开那些枯燥的技术白皮书,把这事儿的来龙去脉,里里外外,唠个明明白白。
(背景铺垫:为什么SRAM成了“绊脚石”?)
在深入Marvell的神操作之前,咱得先搞懂,为啥SRAM突然就成了芯片继续狂奔的“绊脚石”。
你看啊,从台积电的5纳米工艺跳到最新的3纳米,晶体管密度(就是逻辑电路部分)理论上是暴涨了1.56倍,性能能效那是实打实的飞跃。但轮到SRAM(静态随机存储器)这个小块头,故事就完全不同了。根据业内流出的信息,台积电N3工艺节点用的SRAM存储单元,跟五年前N5节点的比,几乎就是“孪生兄弟”,实际密度提升可能就勉强够个5%。这就意味着,在同样一小片昂贵的晶圆上,你能塞进去的逻辑电路多了好多,但SRAM的面积却省不下多少。
理解了吗?这就好比你在北上深买了个天价学区房,结果发现客厅(逻辑部分)倒是宽敞了,但卫生间(SRAM)还是老破小那个尺寸,一点没变大。可关键是,在现在这些顶级处理器里,SRAM占的面积和晶体管数量可不是个小数目,动不动就能吃掉总面积的30%甚至更多。你花着比黄金还贵的3纳米、2纳米天价制造费,结果一大块“房产”面积没产生应有的性能收益,这买卖是不是想想就肉疼?所以业内有个共识:有一阵子,SRAM的微缩进度已经跟逻辑电路的微缩进度脱节了,而现在,这俩兄弟算是彻底“分道扬镳”,各走各的了。对于未来的N2(2纳米)甚至更小的节点,大家也默认会是这个尴尬局面。
(Marvell的“整活儿”:不跟标准玩了,自己重写规则)
好了,背景交代清楚,正主Marvell可以闪亮登场了。他们的思路非常“莽夫”,但也非常有效:行业标准的通用SRAM IP(知识产权模块)不够看是吧?行,那咱就不跟你玩这个标准游戏了,自己从头设计一套“私服”规则。
今年6月,Marvell就首发了他们的2纳米SRAM IP。而在最近的2025分析师日上,他们甩出了更硬核的性能对比图,直接“贴脸开大”。咱们来看一组最核心的数据对比,就拿一个256Kb的SRAM模块实例来说事:
功耗,直接砍掉八成! 总功耗相比行业标准方案,降低了惊人的80%。这啥概念?手机续航焦虑直接缓解一大截,数据中心里电费账单肉眼可见地往下掉。
身材,缩小超过三分之一! 芯片面积节省了37%。在按平方毫米计算成本的先进制程上,这省下的可都是真金白银,还能给其他功能模块腾出宝贵空间。
速度,反而还更快了! 工作周期时间提升了22%。这意味着“小秘书”存取数据的动作更快了,能更好地喂饱那些“饿鬼”般的CPU核心。
但这还没完,Marvell的设计还有个“魔鬼细节”:他们的内存布局形状更接近规整的长方形。你可别小看这个形状,在要把无数个功能模块像拼乐高一样塞进一颗复杂SoC(系统级芯片)时,一个方方正正的模块,可比那些奇形怪状、带很多凹凸的设计好安排多了,能极大地提升芯片整体的集成密度和设计效率。
(对比天花板:当“卷王”遇上“卷王”)
光跟自己比进步大不算啥,Marvell这次是直接挑了市面上顶尖的替代方案来做“标尺”。结果呢?
在提供相同带宽的前提下,Marvell的自定义SRAM占用的面积直接少了一半(减少50%)。
在休眠待机时,它的静态功耗降低了三分之二(减少66%)。
如果把面积因素考虑进去,做归一化比较,那么Marvell方案的每平方毫米带宽,是顶尖替代方案的整整17倍!
17倍!这已经不是领先,这简直是跨维度打击了。
(技术内核:他们到底动了哪块“奶酪”?)
那么问题来了,Marvell是咋做到的呢?他们没去动最底层、最难搞的存储单元本身(那个确实进步慢),而是玩了一手漂亮的“中层架构优化”。
核心思路是:重新设计了时钟网络和端口结构。简单来说,就是给SRAM这个仓库优化了内部的货物调度系统和进出货通道。标准SRAM的带宽提升往往遇到瓶颈,而Marvell通过这套新的架构,显著提升了从芯片上SRAM自身读写出数据的带宽能力。他们强调,这种架构方法,相比于标准的通用高密度SRAM IP,带来了极高带宽密度和超低功耗的完美结合。
(行业意义:这不止是一次升级,这是一次“松绑”)
在当下这个逻辑电路微缩速度把内存微缩远远甩在身后的时代,Marvell这波操作,相当于给整个高端芯片设计行业“松了绑”。
想想看,当别人还在为SRAM面积大、功耗高、拖后腿而发愁时,你手里有一个能疯狂提升SRAM密度、同时把功耗打下来的定制IP方案,这是多大的优势?这意味着,在向2纳米甚至更先进工艺进军时,芯片设计者们可以更大胆地规划性能,而不用过分担心被SRAM这块“短板”限制住整体表现。它让芯片设计的想象力,从内存的瓶颈中解放了出来。
(结尾结语)
所以,下次当你觉得手里的设备“性能过剩”或者“续航尿崩”时,可能并不是处理器核心不够强,而是旁边那个默默无闻的“小秘书”SRAM该升级了。Marvell这次在2纳米节点上秀出的肌肉,不仅仅是亮出了一组华丽的数据,更是给整个行业指出了一个破局的方向:当摩尔定律在传统路径上放缓,通过系统级的架构创新和定制化设计,依然能从芯片的每一个角落里,榨取出惊人的性能与能效。
这场关于芯片“内存焦虑”的破局之战,才刚刚开始。而Marvell,已经为这场面向未来的技术竞赛,重新制定了发令枪响后第一圈的领跑规则。未来搭载类似技术的芯片,会不会让我们手里的设备再次体验一波“流畅到飞起”还“冷静得可怕”的感觉?咱们,不妨一起期待一下。
|
本帖子中包含更多资源
您需要 登录 才可以下载或查看,没有账号?立即注册
x
|