此前瞻性論文由三星頂尖工程師與哈佛大學學者共同提出，並刊登於《Nature Electronics》期刊，標題為《基於複製貼上大腦的神經形態電子學》（Neuromorphic Electronics Based on Copying and Pasting the Brain）。三星先進技術研究院（SAIT）院士暨哈佛大學教授Donhee Ham、哈佛大學教授Hongkun Park、三星SDS總裁暨執行長與SAIT前院長Sungwoo Hwang、三星電子副主席暨執行長Kinam Kim等人並列為共同通訊作者。
 

CNEA中的鼠類神經元影像（CMOS奈米電極陣列）

論文作者群提出的願景，其要旨可用「複製貼上」一言以蔽之。此技術使用Donhee Ham與Hongkun Park博士開發的突破性奈米電極陣列；將其複製大腦的神經網路連線圖後，貼至固態硬碟的高密度3D網路上。而三星在此技術上更是位居全球領導者之位。
 

藉由複製貼上的方式，作者期盼創造一款能模仿人類大腦運算特性的記憶體晶片，如低功耗、學習靈活、環境適應性，甚至是自主性與認知性－遠超越當前的科研成果。
 

大腦由不計其數的神經元組成，而神經元之間的連線圖，則負責大腦的各項功能。因此，欲對人類大腦進行逆向工程，須先了解神經元連線圖的運作原理。
 

自1980年代起，神經形態工程技術即開始發展。最初的研究目標，是在矽晶片上模仿人類大腦神經網路的結構和功能。然而該任務十分艱難，因為人類至今對於大量神經元如何相互連結，以構築人腦的複雜功能，仍所知甚少。受限於此，神經形態工程的目標，已簡化為設計一個受大腦「啟發」的晶片，而非一味地模仿。
 
此篇論文提出的方法，回歸最初的研究目標－大腦逆向工程的神經形態學。奈米電極陣列能有效地進入大量大腦神經元，並以極高的靈敏度記錄電流訊號。從大量細胞並行記錄的訊號中，掌握神經元相互連結的位置及相互連結的強度。因此，研究員可從這些記錄中，提取或「複製」神經元連線圖。
 
而後，可將複製的神經元連線圖，貼至非揮發性記憶體（Non-Volatile Memories）上，例如日用固態硬碟（SSD）中的商業快閃記憶體，或可變電阻式記憶體（RRAM）等「新型」記憶體。藉由對各記憶體進行編程，使其得以利用傳導性，重現被複製連線圖的神經元連結強度。
 

（左起）論文共同通訊作者：三星先進技術研究院（SAIT）院士暨哈佛大學教授Donhee Ham、哈佛大學教授Hongkun Park、三星SDS總裁暨執行長（SAIT前院長）Sungwoo Hwang、三星電子副主席暨執行長Kinam Kim

 
該篇論文進一步提出如何迅速地將神經網路連線圖，貼至記憶體網路的策略。受細胞內記錄訊號直接驅動時，經特殊設計的非揮發性記憶體，可學習並發送神經元連線圖。此為一種將大腦神經元連線圖直接下載至記憶體晶片的方案。
 
由於人腦有近千億個神經元（Neurons）及千倍數的突觸連接（Synaptic Connections），因此最終的神經型態晶片容量，需可儲存100兆個突觸連接資料。將如此龐大的記憶體整合於單一晶片上，可借助3D記憶體整合技術實現，而三星正為此技術的業界領航者。
 
憑藉在晶片製造領域的領先經驗，三星將致力投入神經形態工程研究，持續擴大新世代AI半導體領域的領先地位。
 
三星先進技術研究院（SAIT）院士暨哈佛大學教授Donhee Ham博士於受訪時表示：「三星提出極具野心的願景，若能朝此宏大目標邁進，將能突破機器智慧、神經科學和半導體技術的疆界。」

首次整合HBM-PIM至AI加速器

三星今年2月推出業界首款HBM-PIM（Aquabolt-XL），將AI處理效能注入三星HBM2 Aquabolt，以強化超級電腦與AI應用的高速數據處理。HBM-PIM於Xilinx Virtex Ultrascale+（Alveo）AI加速器中測試，可推升近2.5倍系統效能，且降低逾60%的能耗。
 

三星電子DRAM產品與技術資深副總裁Nam Sung Kim表示：「HBM-PIM為業界首款於客戶AI加速器系統中進行測試的AI客製記憶體解決方案，測試結果展現龐大的商業潛力。隨著技術發展標準化，技術應用將進一步擴大範圍，並延伸至新世代超級電腦、AI應用HBM3、智慧終端（on-device AI）行動記憶體，及數據中心記憶體模組。」
 
Xilinx產品規劃資深總監Arun Varadarajan Rajagopal於受訪時談到：「自推出Virtex UltraScale+ HBM系列以來，Xilinx與三星攜手為數據中心、網路和即時信號處理應用，提供高性能解決方案。近期雙方將再度合作，推出振奮人心的Versal HBM系列產品。Xilinx很榮幸能與三星延續合作關係，協助評估HBM-PIM系統於AI應用的潛力，包括實現關鍵效能以及提升能效表現。」
 

以PIM驅動的DRAM模組

Acceleration DIMM（AXDIMM）為DRAM模組注入處理效能，最小化CPU和DRAM間的大量數據交換，以提升AI加速器系統的能源效率。其緩衝晶片內建AI引擎，能對多個記憶體區塊（DRAM晶片組）進行平行處理，大幅優化系統效能。由於AXDIMM模組保留傳統的DIMM外型規格，因此具有直接取代性，無需改變現有的系統架構。目前，AXDIMM正於客戶伺服器進行測試；基於AI的建議應用中，可提升接近兩倍的性能表現，並減少40%整體系統能耗。
 

SAP HANA核心研究與創新負責人Oliver Rebholz表示：「SAP與三星持續於先進記憶體技術領域攜手合作，致力實現SAP HANA最佳效能，並提升資料庫速度。根據性能預測和潛在整合方案，SAP預計記憶體資料庫管理系統（IMDBMS）的性能將大幅優化，並透過AXDIMM的解構運算，打造更高能效。SAP期待與三星持續於該領域攜手合作。」
 

將AI從數據中心導入裝置的行動記憶體

三星LPDDR5-PIM行動記憶體技術不需連結數據中心，即能提供獨立AI功能。模擬測試結果顯示，LPDDR5-PIM於語音辨識、翻譯和聊天機器人應用中，效能可提升二倍以上，並減少逾60%的能耗。
 

為生態圈注入活力

三星將透過與其他產業巨頭合作，於2022年上半年實現PIM平台標準化，擴大AI記憶體產品陣容。三星亦將致力推動PIM生態圈的高度健全化發展，打造橫跨記憶體市場的廣泛適用性。

三星電子執行副總裁暨記憶體全球業務行銷部負責人Jinman Han，日前受邀於2021年全球半導體聯盟（GSA）記憶體論壇中發表主題演講；宣佈三星將與產業攜手合作，一同開發新世代記憶體解決方案，迎向近在眼前的未來。GSA記憶體論壇為全球半導體聯盟的盛會，集結全球記憶體、邏輯、系統設計社群於一堂，共商記憶體與系統架構的未來發展。

長久以來，記憶體產業致力滿足市場對更大容量、更快速度，及更高頻寬的需求。為迎戰快速成長的市場，企業應從各自追求技術創新的方式，改為以宏觀視野規劃未來藍圖，共同凝聚產業向心力。三星於記憶體技術領域上，將與業界展開合作，率先推動新世代解決方案的開發。

面對數據浪潮，記憶體運算與子系統需加速創新。三星持續與時俱進，引領業界開發新技術，並提供現有系統架構所需的升級，包括HBM-PIM、AXDIMM、Smart SSD和運作於CXL介面的DRAM。

三星率先業界採用極紫外光（EUV）與金屬閘極（HKMG）製程，透過技術優勢，揭開記憶體的全新紀元。除了運用銅金屬混合式接合（Hybrid Copper Bonding ）等創新技術優化熱性能，三星更以卓越的V-NAND技術，持續突破記憶體的堆疊方式。

Jinman Han表示：「相較於過去企業單打獨鬥的個體創新，三星相信記憶體產業未來將透過集思廣益的解決方案，迎向未來種種挑戰。展望未來，三星將與產業攜手打造陣容更堅強、更具永續性的IT生態圈，建構數位未來。」

請點選下方影片，觀看主題演講精彩內容。

全球先進記憶體技術領導品牌三星電子宣布，應用於智慧型手機記憶體的LPDDR5 UFS多晶片封裝解決方案（uMCP）已進入量產階段。該解決方案整合高速的LPDDR5 DRAM與最新UFS 3.1 NAND Flash快閃記憶體；為廣大智慧型手機用戶提供旗艦級效能體驗。

三星電子記憶體產品規劃團隊副總裁Young-soo Sohn表示：「三星透過長年深耕記憶體先進技術與封裝工藝，研發全新LPDDR5 uMCP解決方案；供非使用高階機款的用戶，亦可享受不中斷的串流、遊戲與混合實境體驗。5G智慧型手機漸為主流；三星預期新一代多晶片封裝創新，將推動市場加速轉換至5G及發展新技術，同時將虛擬空間（Metaverse）進一步落實至日常生活中。」

全新uMCP解決方案以三星最新行動DRAM與NAND介面為基礎打造，可於極低功耗下提供快如閃電的速度與龐大儲存容量。透過該創新整合，廣大用戶將可體驗豐富的5G應用，包括進階攝影、圖像密集型遊戲與擴增實境（AR）等，且不再侷限於頂級旗艦機種。相較前一代LPDDR4X UFS 2.2解決方案，新一代方案的DRAM效能從17 GB/s提升至25GB/s，增加近50%；NAND Flash快閃記憶體效能亦從1.5GB/s倍增至3GB/s，完美支援旗艦級功能。

此外，全新解決方案將DRAM與NAND Flash快閃記憶體整合至11.5mm x 13mm的精巧封裝；為其他功能保留更多空間，進而有效提升智慧型手機硬體的空間效率。憑藉6GB至12GB DRAM容量，以及128GB至512GB的儲存選項；三星uMCP解決方案可輕鬆客製，滿足中高階5G手機市場的多元需求。

三星LPDDR5 uMCP解決方案已通過全球多家手機製造商的相容性測試，預計搭載uMCP的裝置將陸續於本月上市。

對三星電子而言，如何妥善保存並供用戶隨時存取資料，為研發領先業界的半導體解決方案時，所關切的問題。為提升民眾對記憶體晶片重要性的關注，並了解其於日常生活所扮演的重要角色，三星推出全新「SAVE」計畫。

「Save」一詞具備多種涵義：「儲存」、「聚集」、「珍惜」、「保護」、「挽回」和「解救」等。因此，「SAVE」計畫欲傳達的訊息為「三星記憶體完整保存世界前進的軌跡」（Samsung Memory Saves All the Progress in the World）。該口號一語道盡三星肩負的社會使命－透過科技解決方案貢獻社會並造福人群，捍衛全球多元社會的價值與體驗，並為全民打造更美好的世界。

為增進大眾對三星記憶體解決方案在日常生活中重要性的瞭解，三星與風靡全球的K-pop天團NCT 127合作，推出氣勢如虹的單曲「SAVE」及音樂錄影帶。
三星亦精心製作一支宣傳片，傳遞三星記憶體的長遠願景與價值觀。

• 計畫訪談
• 音樂錄影帶

此項全新視覺設計融合舊型磁片、現今SSD解決方案、SD卡實體造型，以及示意「下載」的箭頭符號等元素；巧妙結合新舊儲存解決方案以創造記憶體的通用符號，同時表達新意獨具的Save概念。

請持續關注「SAVE」計畫的最新動態，了解三星如何重新定義「Save」一詞，並提供嶄新的記憶體解決方案。

欲了解更多「SAVE」計畫的相關資訊，請參閱以下網頁
www.samsung.com/semiconductor/sustainability/save-all-the-progress/