NagareLabs推出Z2RAM架构，目标密度达SRAM5倍以上，4年内送样

10 月 28 日，佐治亚理工学院背景的初创企业 Nagare Labs 正式结束隐身状态，公开其新一代内存架构 Z2RAM，并宣布完成由风投机构 Playground Global 领投的 500 万美元种子轮融资。该轮融资获得前英特尔 CEO 帕特·基辛格（Pat Gelsinger）背书——他目前是 Playground Global 的合伙人，曾明确表示只投资“比现有技术好至少 10 倍”的项目。Z2RAM 若能实现其宣称的 SRAM 5 倍以上位密度目标，恰好落在这一阈值线上。

Z2RAM 的核心定位，是直面 AI 芯片长期面临的“内存墙”瓶颈：过去十年，AI 芯片算力年均增长约 70%，而内存带宽仅提升约 20%。为缓解这一失衡，当前主流方案是在片上高带宽低密度的 SRAM 与片外大容量高延迟的 DRAM/HBM 之间折中取舍。Nagare Labs 的解法是重构存储单元本身。

传统 DRAM 单元由一个晶体管加一个电容构成，读取时电容电荷被释放，数据被破坏，必须执行“读后回写”操作，带来额外延迟与功耗。Z2RAM 则采用双晶体管结构，利用第二个晶体管的栅极电容存储电荷，实现非破坏性读取——无需回写环节，天然降低访问延迟。联合创始人苏曼·达塔（Suman Datta）指出，这种全晶体管架构使其在速度上接近 SRAM，在功能逻辑上更贴近 DRAM。

更关键的是密度突破路径。Z2RAM 不依赖电容微缩，而是通过垂直堆叠层数提升比特密度。其初代产品 Z1 设计为 6 层结构，目标密度为 2nm 高密度 SRAM 的 5 倍；后续路线图规划至 Z7 代，达到 106 层、90 倍密度。该路径基于标准后端工艺（BEOL），可在单次光刻曝光中形成多层结构，从而避开极紫外光刻（EUV）设备——这不仅降低制造复杂度，也显著压缩成本。

从系统集成角度看，Z2RAM 的设计意图是“Memory on Top of the Accelerator”。当前 HBM 方案需将多个 DRAM 芯片通过中介层（interposer）与逻辑芯片连接，涉及数千条微凸点通道，结构厚、热阻高、信号损耗大。而 Z2RAM 计划以单颗 6 层沉积芯片直接键合在 AI 加速器顶部，垂直互连，省去中介层与基底芯片。据公司披露，该方案厚度低于单个 HBM 芯片，散热效率更高，且信号路径更短。

材料方面，Z2RAM 采用氧化物半导体（如 IGZO），这类材料载流子迁移率适中、关断电流极低，适合构建高密度、低漏电的晶体管阵列。结合 3D 混合键合工艺，Nagare Labs 期望实现逻辑-存储异质集成的规模化制造。

尽管前景诱人，Z2RAM 当前仍处于实验室原型阶段。达塔本人坦承：“我们只有实验室原型。”500 万美元融资在半导体领域仅够支撑早期研发，公司正积极寻找晶圆厂合作伙伴，推动工艺从大学洁净室向量产级产线转移。按其规划，4 年内将交付可用于测试的内存 tile 样品，10 年内实现商业化出货。

行业对新兴内存技术的审慎态度有历史依据。过去三十年间，相变存储器（PCM）、阻变存储器（ReRAM）、磁阻存储器（MRAM）等多次被寄予厚望，但除 MRAM 在特定嵌入式场景落地外，多数未能撼动 DRAM/SRAM/NAND 的三足鼎立格局。Z2RAM 的挑战同样集中在三方面：一是可靠性验证——晶体管栅极电容能否长期稳定保持电荷；二是制造良率——垂直堆叠层数增加将放大工艺偏差累积效应；三是生态适配——需重新定义接口协议、控制器逻辑与 ECC 策略，才能融入现有 SoC 设计流程。

值得注意的是，基辛格对 HBM 的态度一向尖锐。他曾公开称 HBM 是“糟糕的内存”，理由包括其高昂成本、复杂封装与散热瓶颈。Z2RAM 的架构选择，可视作对 HBM 路线的一次系统性替代尝试——不是优化现有路径，而是另起炉灶。

从产业演进视角看，AI 芯片对内存的需求已超越“更大容量”，转向“更高带宽+更低延迟+更优能效”的综合指标。HBM3e 与 HBM4 虽持续迭代，但受限于物理互连瓶颈，带宽提升边际效益递减。若 Z2RAM 能在 4~5 年内实现 10~20 层堆叠、密度达 SRAM 10 倍以上、读写延迟控制在 2~3ns 区间，则有望成为 AI 加速器片上缓存与近存计算的理想载体。

目前全球尚无同类全晶体管垂直堆叠 DRAM 架构进入流片阶段。Nagare Labs 的差异化在于：不追求完全取代 DRAM，而是瞄准 AI 芯片中对延迟极度敏感的“最后一级缓存”或“近存计算层”，填补 SRAM 与 HBM 之间的性能空白带。其成败，将取决于技术可行性与产业协同节奏的双重考验。

截至发稿，Nagare Labs 未公布具体工艺节点、材料供应商或潜在客户名单，但其技术白皮书已在官网开放部分细节。随着种子轮资金到位，该公司有望在 2025 年底前启动首轮晶圆试产合作谈判。