一家致力于重新设计计算机内存架构的雄心勃勃的芯片创业公司，经过七年多的低调研发，近日正式公开亮相。该公司相信其创新方案有望缓解全球内存芯片短缺问题，前提是能够实现大规模生产。

Kepler Computing成立于2018年，总部位于加利福尼亚州圣何塞，由物理学家和计算机科学家组成的团队创立。公司称其开发出了一种全新的高带宽内存（HBM）架构，直接解决了限制计算市场的芯片供应瓶颈。

传统芯片制造商通常依赖昂贵的极紫外光刻（EUV）技术来缩小芯片上的晶体管尺寸，从而在相同面积内集成更多技术。Kepler则声称，其“3D堆叠”技术结合专有新材料，能够在不依赖EUV的情况下提升芯片密度，并且兼容现有半导体制造厂。

此外，Kepler还在CPU、GPU和XPU中常用的高速缓存内存（SRAM）方面取得了类似进展。SRAM位于芯片核心区域，能缩短数据传输时间；而HBM则是由多层DRAM堆叠而成，作为芯片的独立存储组件。

近年来，Kepler已获得4.68亿美元融资，投资方包括GlobalFoundries、Intel Capital、AMD Ventures、英国投资基金Baillie Gifford以及比尔·盖茨的私人基金Gates Frontier。2023年7月，美国商务部承诺向Kepler提供最高2.45亿美元资金，支持其在美国开发基于创新3D和铁电技术的新型高性能AI内存技术。

目前，Kepler的大部分测试工作在新加坡进行，GlobalFoundries作为制造合作伙伴和5000万美元投资者，在当地拥有生产设施。过去两年，Kepler与GlobalFoundries合作，建设了所谓的“迷你晶圆厂”，在28纳米工艺芯片上生产其内存芯片，并在美国佛蒙特州伯灵顿的GlobalFoundries工厂进行测试。

Kepler及其投资者认为，公司新颖的内存芯片制造方法正值其时。全球内存芯片短缺凸显了两个现实：新建晶圆厂成本高昂且周期漫长，而特定类型内存的需求具有周期性。在数据中心和AI驱动的市场中，HBM已成为炙手可热的内存选择。

全球领先的内存制造商如SK海力士和美光，正竞相投资数十亿美元建设新晶圆厂，以满足不断增长的需求，押注即使新厂投产时，市场对高带宽内存的需求依然强劲。

Kepler联合创始人兼CEO Debo Olaosebikan表示：“我们最初计划先开发SRAM，再转向DRAM和HBM。但自2022年ChatGPT发布后，HBM替代品需求爆发，我们开始同步推进HBM和SRAM的研发。”

Intel Capital董事总经理Srini Ananth补充：“我们并未预设Kepler会取代DRAM或SRAM，市场需求会决定方向，现在两者需求都在增长。”

通过绕过紫外光刻技术，Kepler成为少数试图规避半导体制造瓶颈的创业公司之一。该公司声称，其SRAM芯片密度可媲美2纳米或3纳米工艺芯片，而无需投入EUV设备。

GlobalFoundries CMOS业务高级副总裁Ed Kaste表示：“Kepler的方案正符合我们的战略重点。它基于新材料系统，具备多代工艺扩展潜力，无需重建晶圆厂或投资昂贵光刻设备。”

材料创新是Kepler的核心优势。公司认为，快速发展的计算市场无需等待新晶圆厂建设完成，通过现有厂房采用新制造方法即可提升内存供应。

Kepler提出了双重方案：在HBM方面，开发出新型3D制造技术，使更多内存芯片堆叠于固定面积内，核心计算单元与内存距离更近，降低数据传输能耗，目标是实现HBM的数据传输能耗接近SRAM，同时保持大容量优势。

在SRAM方面，Kepler利用铁电材料提升密度，这种材料能在更低电压下读写数据。公司开发出一种低电压复合材料，配合铁电技术使用。

联合创始人兼CTO Sasi Manipatruni透露，团队经过35次复合材料迭代，最终确定了能简化制造并降低成本的材料类别。

“解决了HBM的物理限制后，我们创新了材料，提升了芯片间内存容量。”他说。

Kepler称，与GlobalFoundries合作期间，成功将一家晶圆厂升级为“下一代”工厂仅用时8个月，而传统升级周期通常为24个月。

Olaosebikan总结：“我们的目标是利用现有晶圆厂和架构，推动物理极限。”

Kepler赌注在于，采用新材料和改造现有晶圆厂的成本远低于新建晶圆厂的200亿至400亿美元投资及数亿美元设备费用。

然而，Kepler距离实现大规模量产仍有很长路要走。迄今为止，公司已在约2000片晶圆上测试技术，计划今年晚些时候交付首批HBM芯片样品，明年在新加坡扩大生产，并于2028年在美国启动芯片生产。

GlobalFoundries高管Kaste表示：“根本性突破已实现，接下来是确保数千片晶圆和数百万器件的良率。”

他指出，Kepler所用材料体系含铁元素，铁是生产环境中难以控制的污染物，因此必须使用专用设备或完全封装工艺，确保材料不会泄露。

“关键在于生产流程中对材料的严格隔离。”他说。

Olaosebikan未透露复合材料具体成分，仅表示使用的材料种类有限，其中部分并非常见铁电材料。

Kepler并非唯一试图革新半导体产业的创业公司。去年底，另一家资金充足的创业公司Substrate因其利用纳米粒子进行光刻的新方法引发关注，但业内分析师对其能否按时按质大规模生产芯片持怀疑态度。

无论是新工艺、新材料还是两者结合，半导体制造创新面临的共同挑战是如何克服污染、材料差异和设备兼容性限制，实现规模化生产并控制成本。

芯片分析师Austin Lyons表示：“关键是如何解决污染、材料和设备的限制，使创新能规模应用且经济可行。”

验证新内存制造方法是一方面，满足历史级别的市场需求则是另一巨大挑战。