全球首款面向大模型推理的 3D GPLPU 近存计算芯片

Tokens 经济时代的 算力引擎

芯领域首创 3D GPLPU 架构,以 3D DRAM + SRAM 混合键合堆叠把存储垂直置于计算之上, 让数据在「原地」完成计算——国产工艺、可量产的云端大算力 AI 芯片, 以成熟工艺实现等效 7nm 的推理性能。

32 TB/s
超大访存带宽
96GB
单芯片存储容量
10×
带宽提升 · 功耗降为 1/10
100%
国产成熟工艺闭环
INDUSTRY INSIGHT

推理接棒训练, 「三大墙」待破

2020~2025 年,国产政策主要支持训练 AI 芯片企业,GPU 是最重要的训练架构; 2026~2030 年,国产政策主要支持推理 AI 芯片企业,LPU 是最重要的推理架构。 三大墙的共同根源是「数据搬运的距离」——破题思路是从缩短距离出发,而不是继续堆砌算力,这正是 3D 堆叠的物理意义所在。

80%

内存墙

的能耗来自数据搬运。数据在存储器与处理器之间频繁搬运,带来高达 80% 的能耗与 70% 的成本压力;HBM 路线同时受先进封装产能与海外供应链约束。

3D DRAM + SRAM + 混合键合堆叠是破题关键
<30%

算力墙

的 GPU 算力利用率。GPU 为通用计算设计,并非为推理而生:推理场景的离散访存特性使算力利用率通常低于 30%,能效比不理想,为推理付出的算力成本被严重高估。

推理专用架构才能释放真实算力
100×

通信墙

数量级的互联带宽差距。多卡 / 多节点间数据传输带宽受限,制约大规模推理部署的线性扩展;PCB 级互联与片上互联的带宽差距达两个数量级。

片上 3D 垂直互联重构数据通路

「当前 GPU / TPU 等主流架构在大模型推理场景下,面临显著的内存带宽与延迟瓶颈。」—— 图灵奖得主 David Patterson 研究指出

2026~2030:推理接棒训练,LPU 是最重要的推理架构之一

1:9
2030 年训练与推理算力之比
IDC 预测:2027 年为 1:7,推理需求指数级攀升
$1000B
全球推理市场迈入千亿美金时代
大模型推理算力总需求口径,含云端与边缘
100×
智能体算力消耗可达同参数大模型倍数
智能体加速落地,推理需求持续爆发
80%
国产芯片份额主导推理市场
「每 Token 成本」取代「峰值算力」成为新度量衡

数据来源:IDC、德勤预测、行业研究整理

市场趋势与驱动力:我们的三点发现

01

需求结构切换

到 2025 年,上海智算需求中训练只占三成;商业化重心从「把模型训出来」转向「把模型跑起来」,推理成为算力主战场。

02

LPU 窗口打开

推理场景对绝对算力密度的要求低于训练,LPU 是最重要的推理架构,也是国产芯片未来五年最好的切入口。

03

度量衡已经改变

国产芯片以 80% 份额主导推理市场,「每 Token 成本」取代「峰值算力」成为新的产业度量衡,推理芯片企业迎来资本化窗口期。

芯领域首创 3D GPLPU 架构,以 3D DRAM 堆叠 + SRAM 打破存储与计算之间的物理壁垒,做高效近存计算。

CORE TECHNOLOGY

首创 3D GPLPU 架构

跳出通用 GPU 设计思路,专为推理而生。以 3D 堆叠把存储垂直置于计算之上,从物理上缩短数据搬运距离, 让数据在「原地」即可完成计算——3D DRAM 方案是替代 HBM 的国产工艺最优解,也是目前国产工艺唯一可大规模量产的方案。

3D DRAM 存储晶圆 ×3 LAYER 3
3D DRAM 存储晶圆 ×2 LAYER 2
3D DRAM 存储晶圆 ×1 LAYER 1
SRAM 晶圆 片上高速缓存 · 就近供数
逻辑晶圆 Logic Die RISC-V CPU + GPLPU ARRAY
WoW 3D 垂直互联
32 TB/s
超大访存带宽
自研 XHBMC 显存控制器,远超 HBM3 的 2TB/s
96GB
单芯片容量
4 层 DRAM 存储晶圆 + SRAM 晶圆垂直堆叠
10×
带宽提升 · 功耗 1/10
3D WoW 封装对比传统 2D 封装的量级差异
等效 7nm
成熟工艺
不依赖先进制程,国产 3D 封装工艺即可落地

为什么选 3D DRAM:中国可量产的工艺最优解

实测数据:有效带宽利用率 83–85% 时,单位面积带宽提升约 23 倍,功耗效率提升约 13 倍

维度 SRAM(片上) HBM 3D DRAM
容量
带宽 受限
功耗 低–中
每 bit 搬运能耗 约 2.5 pJ + 3 pJ(片上) 约 0.3–0.4 pJ
短板 / 优势 容量天花板明显,放不下大模型 带宽受 beachfront 与 PHY 约束 Compute on DRAM · 垂直 IO 供数

SRAM 级带宽,约 1/10 HBM 能耗

短 3D IO、无横向数据搬运、免 PHY、无 beachfront 限制——数据在垂直方向就近供给计算。

更大晶粒,更好良率

3D DRAM 单芯堆叠 2~8 层,对比 HBM 的 12–16 层:层数更少、晶粒更大,良率与成本双重占优。

3D GPLPU 的物理根基

能量阶梯的结构性优势,正是芯领域以 20+nm 成熟工艺对标先进制程推理性能的底层原因。

3D DRAM + SRAM 混合键合堆叠

  • 4 层 DRAM 存储晶圆 + SRAM 晶圆垂直堆叠于计算逻辑晶圆之上,WoW 工艺实现高带宽、低功耗的存算互联
  • 逻辑晶圆:RISC-V CPU + GPLPU 计算阵列 + 控制器
  • 数据搬运距离从「毫米级板级互联」缩短到「微米级垂直互联」,功耗与延迟的下降来自物理结构,不依赖制程红利

XHBMC 自研高带宽显存控制器

  • X High Bandwidth Memory Controller,实现 3D DRAM 读取,平滑扩展 HBF,支持显存读写分离控制
  • 3D DRAM 单堆栈带宽 10–20TB/s,远超 HBM4 的约 2TB/s;单位 GB 成本低于 HBM
  • 推理存储层级 G0–G6:数据按热度分层安放,Hot → Cold 一体化管理;X300 升级 3D DRAM + HBF 混合异构

Tile-Native 近存计算引擎

  • 以 Tile 为数据搬运、存储与计算的统一基本单元:数据分块 → 一次搬运 → 多次复用 → 高效计算
  • 硬件原生支持 Tile 级数据调度,FP32 / FP16 / BF16 / FP8 / INT8 / FP4 多精度动态切换
  • LLVM / Triton 编译工具栈,兼容 CUDA 生态,开发者零迁移成本跑起主流模型

P/D 分离架构

  • Prefill(计算密集)与 Decode(访存密集)按访存特征拆分工
  • X200-P 芯片 300 TOPS:强化 Cube 脉动阵列,权重全部常驻 3D DRAM
  • X200-D 芯片 200 TOPS:大规模 SIMT 并行,32TB/s 高带宽 3D RAM 就近供数,KV 分片存储
  • 跨芯片分布式 UMA,消除 Decode 迭代中微小 Q 向量的跨片小包交互

自研 RISC-V 指令集底座

  • 开源指令集,无授权费用、无地缘政治风险,指令集可自由扩展
  • 针对 AI 推理场景定制专用指令,软硬一体优化(RISC-V + Physical AI)
  • 指令集、IP、编译器三层自主:从指令集到软件工具构成完整自主技术体系

前沿布局:太空算力

  • 一次设计、两种封装:同一颗 3D GPLPU 芯片提供商规级与宇航级两种封装
  • 3D GPLPU 是国产第一颗 GPLPU 芯片,也将是第一颗太空算力芯片(X200)
  • 与一苇宇航等伙伴合作,预计 2027 Q2 进行太空发射在轨验证
  • 资质底座:国密资质、国防资质、抗辐照单元库 / IO 库

「我们不是在别人的赛道上追赶,而是在开辟新的方向。」

ABOUT US

大模型时代原生的
算力芯片企业

芯领域微电子有限公司专注 3D 架构 AI 云端大算力芯片的研发设计,是 Tokens 经济时代原生的算力芯片企业, 拥有自主知识产权的 GPLPU IP、RISC-V IP、SerDes IP 及 EDA IP 设计平台。 核心产品为面向大模型推理的 3D GPLPU 近存计算芯片,为国内大模型产业提供自主可控、高性能、高性价比的算力支撑。

上海张江 无锡国家集成电路产业园 郑州研发中心

开辟 AI 推理芯片新赛道,不在别人的赛道上追赶

依托国产供应链,实现高端 AI 算力芯片自主可控

采用成熟工艺实现卓越推理性能,大幅降低算力成本

100+
团队规模 · 研发占比 80%+
40+
累计芯片流片(款)
130nm–7nm
量产工艺覆盖
3
国家超算 / 重大专项工程背景
团队基因:成员来自清华、北大、国防科大等国内顶尖高校,核心成员具备银河超算、神威·太湖之光等国家级超算工程研发经验, 并与两位中国工程院院士团队深度开展国产工艺芯片产业合作(14nm RISC-V 异构 SOC、28nm 超低功耗 AISoC)—— 国内少数同时掌握 3D DRAM + SRAM GPLPU 架构技术 130nm–7nm 量产经验的 AI 芯片团队, 业界 AI 芯片创业公司中流片经验和制程使用最丰富的团队。

资质与荣誉

国家高新技术企业
中国潜在独角兽企业
国家 / 江苏省重大专项承担企业
江苏省专精特新中小企业
江苏省「双创人才计划」
无锡市异构计算与高速互连芯片工程技术研究中心
国密资质
国防资质
ISO9001 质量管理体系认证
上海集成电路研发中心战略合作伙伴

知识产权布局

20+
项授权发明专利
30+
项在申发明专利
10+
项集成电路布图
46
项软件著作权

全自研 RISC-V IP、GPLPU IP、SerDes IP、EDA IP · 抗辐照单元库 / IO 库(支撑太空算力芯片,满足航天需求)

COMPETITIVE EDGE

在 GPU 与 ASIC 之间,
3D GPLPU 的位置

「国内首家,可大批量量产供应高性价比大算力推理 AI 芯片。」

对比维度 NVIDIA GPU
(LP30)
NVIDIA GPU
(Rubin)
NVIDIA GPU
(B300)
国产 GPU 国产 ASIC 芯领域
3D GPLPU
架构 LPU GPU GPU GPGPU NPU / TPU GPLPU
存储方案 SRAM HBM4 HBM3e HBM / GDDR(卡脖子) HBM(卡脖子)/ LPDDR 3D DRAM + SRAM 堆叠
显存带宽 150TB/s 22TB/s 8TB/s 3~4TB/s 1.5~3TB/s 32 TB/s
推理能效 极高 极高 中等 较高 极高
工艺依赖 4nm 先进制程 3nm 先进制程 4nm 先进制程 6/7nm(卡脖子) 6/7nm(卡脖子) 成熟工艺
供应可控 中国禁售 中国禁售 中国禁售 不可控 部分可控 完全自主可控国产化

注:2025 年 12 月,英伟达以 200 亿美元收购 AI 芯片初创公司 Groq 及其 LPU 技术,推出 LPX 推理算力产品线,LP30 计划 2027 年 H1 量产发货。 当 NVIDIA 亲自用 GPU + LPU 解耦重构推理系统(Vera Rubin),「Prefill / Decode 物理分离」已从论文概念变成产业标准形态——窗口属于跟进者。

X200 竞争力:性能、成本、功耗领先

国产工艺大规模量产,无卡脖子风险

01

3D DRAM 数据平面

显存架构代际领先

「全 WoW 3D DRAM 堆叠」推理芯片:单节点 96GB 片上显存 @ 32TB/s 带宽,显存访问能耗约 0.3~0.4 pJ/bit,较 HBM 方案低一个数量级。

02

极致 Token 经济性

推理成本杀手

1M 长上下文场景综合成本 0.12 元 / 百万 token——单位算力成本对 GPU 方案形成数倍优势,把大模型推理从「算力奢侈品」打成「水电煤」。

03

融合架构 P/D 分离

单 Die 吃两类负载

XCube 阵列与 SIMT 融合于同一核:P 配置 GEMM 常驻利用率 ≥85%,D 配置 GEMV + LUT 解压 + K=64 加倍; 同一片硅的两种软件角色——竞品需要异构混布,X200 只需要调度。

04

通信原生

算力 100% 还给推理

XME 消息引擎全卸载集合通信 + XCCL 编译化子图一次下发:通信-计算并发退化 <0.5%; GPU 方案中 15–30% 的通信算力损耗在 X200 上归零。

05

国产成熟工艺

供应链与良率双重确定性

国产 20+nm 成熟工艺,不受先进制程与 HBM 出口管制约束,完全自主可控; 8+1 冗余核 + VPU 柔性分档良率工程——设计即良率、流片即量产。

06

自主可控 IP

架构—指令集—编译器三层自主

自研 RISC-V、GPLPU、SerDes IP;无地缘政治风险,完全国产化闭环。