首页 › glossary › 什么是近存计算?把工厂开到仓库隔壁

近存计算(Near-Memory Computing),说白了就是:把一小块“计算电路”搬到内存芯片的旁边,让数据不用再大老远跑到CPU那里打个来回,而是在内存边上就地算完、就地存放。为什么现在值得了解?因为AI大模型把“内存带宽”吃成了整个算力产业最贵的瓶颈,2026年各家最新AI芯片里,这项技术正在从学术论文走进量产产线——看懂它,你就能看懂今年一大半AI芯片发布会的潜台词。

目录

  1. 近存计算是什么?
  2. 为什么最近这么火?
  3. 一张图看懂
  4. 和我有什么关系?
  5. 一分钟总结
  6. 延伸阅读与参考来源

一、近存计算是什么?

先上一个生活化类比:你的电脑是一座工厂,内存是一个仓库。

传统计算机用的是冯·诺依曼架构(1945年定下的经典布局:负责算的和负责记的分开摆)。这就像工厂开在市区、仓库建在郊区,两者隔着三十公里。每干一点活,卡车都得来回跑:原材料拉过来、半成品送回去、再拉过来、再送回去……

平时日子还能过。但最近两年,工厂里来了一个吃饭特别凶的新伙计——AI大模型。它干活的特点是:每生成一个字,都要把几百GB的“知识存货”(模型权重,可以理解为大模型全部学过的东西)从仓库里整个过一遍。仓库门口那条路瞬间被堵死,工厂机器再快也只能干等。业内管这个叫“内存墙”(memory wall):计算的速度涨得快,搬运数据的路却没拓宽,最后墙就撞在这条路上。

搬运到底有多贵?斯坦福学者Horowitz有个被引用无数次的经典测算:在45纳米工艺下,从内存搬一次32位数据的能耗,大约是CPU里做一次浮点加法的700倍(量级估算,不同工艺有出入)。一句话:电,大部分花在了路上,而不是干活上。

近存计算的解法,就是不搬了——在仓库门口加盖一间小作坊,把筛选、分拣、打包这类大宗简单活儿就地干掉,只有需要精密加工的才送去市区的工厂。数据和计算的距离从“三十公里”缩短到“隔壁”,路费油钱(功耗)和运输时间(延迟)双双大降。

这里要跟上一个热门名词划清界限:近存计算 ≠ 存算一体(上一期我们讲过存算一体,它副标题是“把工厂搬进数据仓库”——记忆点正好可以用上):

存算一体(存内计算) 近存计算
思路 把计算电路塞进存储单元内部 把计算电路放在存储旁边
类比 工厂直接搬进仓库,货架就是流水线 仓库不动,隔壁加盖小作坊
类似学术说法 Processing-using-Memory Processing-near-Memory
技术风险 高,常需要新存储器件,量产难 低,内存照旧用成熟工艺造
离量产 较远 近,产业界先落地的是它

在学术界,这两条路统称PIM(Processing-in-Memory,存内处理)门类下的两大分支,维基百科等资料也是按“近存(PnM)/存内(PuM)”来区分的。你可以记成:存算一体是激进的“拆迁重建”,近存计算是稳妥的“原址加盖”。正因为不动存储本身、软件硬件都好兼容,近存计算成了三巨头们现在就敢排产的那条路。

目前近存计算主要有三种落点:一是HBM堆叠里的基底裸片(下节细说,这是当下最热的);二是内存条上的控制芯片——法国公司UPMEM曾经真的把成千上万个小计算核塞进普通内存颗粒里;三是CXL内存扩展卡(一种让服务器像插U盘一样“外挂”内存的接口)上附带计算能力。

二、为什么最近这么火?

近存计算其实是个“老idea”——冯·诺依曼瓶颈1950年代就有人念叨,90年代学术界热过一轮,UPMEM也折腾了多年,但始终没成气候:CPU厂不配合、软件要重写、谁都不敢当第一个。翻红,靠的是三件事。

第一件:三星开了第一枪(2021年)。2021年2月,三星在芯片设计顶会ISSCC上发布了业界第一款带AI计算能力的HBM-PIM芯片(HBM即高带宽内存——把内存芯片像千层饼一样垂直堆起来、紧贴GPU的显存)。三星官方数据:系统性能提升2倍以上、能耗降低70%以上,而且不用改任何软硬件。这份新闻稿至今挂在三星全球新闻室,是这条路线的标志性起点。随后SK海力士也在2022年发布了带计算引擎的GDDR6-AiM显存,并演示过用它做大模型推理加速。

第二件:AI推理把“内存墙”从论文问题变成了账单问题。大模型推理(就是你跟ChatGPT对话时它往外蹦字的过程)是典型的“内存带宽饥渴型”负载:GPU算力再强,也得等权重数据从显存里流过来。2025年起各家AI一体机卷“每秒吐多少字”,卷到最后发现卡脖子的不是算力是带宽——谁能少搬数据,谁就省钱。

第三件,也是最关键的:HBM4把“近存”写进了产品路线图。2025年4月,JEDEC(存储行业的国际标准组织)正式发布HBM4标准,单栈带宽达到2TB/s。它有个划时代的变化:HBM千层饼最底下那层“托盘”——基底裸片(base die),过去只是个搬运工(负责走线),HBM4开始改用逻辑工艺制造,台积电已经确定要替多家HBM厂商代工基底裸片。这意味着什么?托盘第一次可以塞进真正的计算电路了——存储堆叠自带“门口小作坊”,从设计上就是现成的。三星、SK海力士、美光三家在“定制基底裸片”上各押各的路,韩国媒体直接称之为HBM竞争的“隐藏钥匙”。2026年,AMD的MI400系列等首批HBM4产品已经上市。

再叠加一个背景:2026年内存正在大涨价——AI需求把DRAM价格在一年多时间里推高了200%以上,HBM产能还在挤占普通内存(美光说造一片HBM晶圆的产能相当于三片DDR5)。带宽越贵,“省带宽”的技术就越值钱。就这样,近存计算从学术圈的漂亮论文,变成了存储三巨头的产品路线图。

三、一张图看懂

flowchart TD
    subgraph OLD[老办法:数据跑长途]
        A[内存<br/>郊区大仓库] <-->|来回搬运<br/>又慢又费电| B[CPU<br/>市区大工厂]
    end
    subgraph NEW[近存计算:门口开作坊]
        C[内存<br/>郊区大仓库]
        D[近存计算单元<br/>门口小作坊]
        E[CPU<br/>市区大工厂]
        C -->|几步路取货| D
        D -->|简单活就地干| C
        D == 复杂活才送厂 ==> E
    end
    OLD == 内存墙卡脖子 ==> NEW

看图记住三层关系就好:仓库(内存)本身没变,变的是门口多了一间近存计算单元——大宗的、重复的活(比如AI里最耗带宽的“把权重乘一遍”)就地干完,CPU只接手真正的精细活。数据不跑长途,电费和等待时间就省下来了。

四、和我有什么关系?

如果你是普通人:AI手机、AI PC要真在本地跑大模型,续航和发热的胜负手之一就是“数据少跑路”。未来两三年换机,发布会说的“端侧AI性能翻倍”背后,大概率就有近存计算的功劳。你不需要买任何东西,但下次再刷到“HBM4”“PIM”这类新闻,你能看懂一半——这就够了。

如果你是从业者:通信和IT工程师要留意,智算中心、算力网络的服务器选型正在多一个新指标——算存比(算力与内存带宽的配比),只看FLOPS(每秒浮点运算次数)不看带宽,选出来的机器跑推理会翻车。芯片与存储方向的岗位(HBM封测、先进封装、存储控制芯片设计)需求肉眼可见地上涨;写代码的同学,近存/存内架构上的数据库和向量检索加速也是值得关注的新方向。

如果你是投资者:存储产业链的HBM和先进封装环节是2026年的明牌热点,近存计算是其中“从0到1”的弹性部分。但要清醒:技术路线远未收敛——近存和存内两条路还在赛跑,三家的基底裸片方案也各不相同,别把任何一条单一路线当成确定性。

小白现在就能做的三件事: 1. 转发收藏这篇,下次看到HBM4或AI芯片发布会的新闻,回来对一遍,黑话就不黑了; 2. 看一篇原文:去三星全球新闻室搜“HBM-PIM”,读一下那份2021年的官方新闻稿,感受大厂如何描述一项新技术; 3. 留意一个职业信号:在招聘网站上搜“存储芯片”“HBM”“先进封装”,看看需求和薪资——如果你或家人在选专业方向,这是很实在的参考。

五、一分钟总结

  1. 近存计算 = 把计算电路搬到内存旁边,数据就地算,不再跑长途。
  2. 它解决的是“内存墙”:搬运数据的能耗和延迟,比计算本身还贵。
  3. 它和存算一体是两条路:一个是仓库隔壁盖作坊(好量产),一个是工厂搬进仓库(更激进)。
  4. 它翻红靠AI:大模型推理被带宽卡脖子,HBM4的可编程基底裸片又给了它现成的安家之处。
  5. 一句话记忆:存算一体是把工厂搬进仓库,近存计算是把工厂开到仓库隔壁——隔壁,先开业。

延伸阅读

参考来源

  1. Samsung Develops Industry's First High Bandwidth Memory with AI Processing Power — 三星官方新闻稿(2021年2月),HBM-PIM发布:系统性能提升2倍以上、能耗降低70%以上
  2. In-memory processing - Wikipedia — PIM两条路线的学术定义:近存处理(PnM)与存内处理(PuM)
  3. High Bandwidth Memory - Wikipedia — HBM4标准2025年4月定稿、基底裸片与代工格局、2026年内存涨价背景
  4. SK hynix Completes Development of World's First GDDR6-AiM — SK海力士官方发布,带计算引擎的GDDR6显存

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