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AI 推論市場擴大,SRAM/Cache/Buffer 品質成為量產新門檻

By 2026-05-28No Comments

當AI產業從大型模型訓練走向推論與Edge AI部署,晶片設計的重點也開始改變。過去AI晶片競爭集中在算力規模與平行運算能力,如今真正影響系統效率的,往往是晶片內部資料能否被快速、穩定且低功耗地搬移與存取。這也使得AI推論架構中的核心資料流系統──SRAM、Cache與Buffer的重要性快速提升。

其中,SRAM主要負責高速資料暫存與即時運算支援。在AI推論過程中,大量模型權重、中間運算結果與啟動資料都需要被反覆讀寫,若完全依賴外部DRAM,不僅延遲增加,功耗也會大幅上升。因此,許多AI加速器與Edge AI處理器都會內建大量SRAM作為本地記憶體,以維持高吞吐量與低延遲特性。

然而,當SRAM容量與數量持續增加,記憶體缺陷風險也同步上升。先進製程下常見的弱位元、資料保持不穩、讀取干擾與電阻性缺陷,可能在高頻推論或長時間運作下逐漸放大,進一步影響AI模型穩定性與整體DPPM表現。

除了SRAM之外,Cache架構也正快速成為AI晶片設計核心。AI運算與傳統CPU工作負載最大的差異之一,在於資料重複利用率極高。同一組模型權重與特徵資料,可能在短時間內被大量運算單元重複存取。若Cache效率不足,系統便需要頻繁回讀外部記憶體,不僅拖慢推論速度,也會增加功耗與頻寬壓力。

因此,許多AI SoC開始導入多層式Cache、共享Cache與分散式Cache架構,希望提升資料重複利用效率。但隨著Cache結構日益複雜,資料一致性、時序變異與存取穩定性問題也更加明顯。特別是在高溫、低電壓或長時間AI運作情境下,Cache可靠度已逐漸成為影響AI系統穩定性的關鍵因素之一。

與此同時,Buffer受到的重視也日趨顯著。AI推論過程涉及大量資料流調度,不同運算模組之間需要持續進行資料交換與同步,因此Buffer架構會直接影響整體資料流效率。從input buffer、weight buffer到feature buffer,Buffer除了是暫存空間,更負責平衡不同運算節點間的資料流速率。

若Buffer設計或品質不穩定,容易產生資料壅塞、時序錯配或資料遺失問題,進而影響整體吞吐量。尤其在Edge AI與即時推論應用中,Buffer延遲與穩定性更直接關係到系統反應速度與即時性。

當AI晶片中的SRAM、Cache與Buffer規模同步成長,記憶體測試與修復策略也必須進一步升級。傳統固定式記憶體測試流程,已難以全面對應不同記憶體架構與AI工作負載行為。

針對這類需求,芯測科技(iSTART-TEK)推出的MART、UDA與TEC技術,正提供更具彈性與客製化能力的SRAM測試架構。

MART(MBIST Algorithm Recommendation Tool)是一套AI驅動的演算法分析系統,可根據應用類型、DPPM目標、功耗、效能與面積限制,協助使用者快速篩選適合的SRAM測試演算法。,可有效簡化演算法選擇流程與測試規劃難度。

UDA(User-Defined Algorithms)則提供類似積木概念的平台架構,讓使用者能自行定義基礎測試元素,並組合成不同的記憶體測試演算法。透過模組化方式,工程師可依不同SRAM、Cache與Buffer特性,建立更符合產品需求的測試流程,提升測試彈性與缺陷覆蓋能力。

TEC(Testing Elements Change)可讓測試工程師在CP與FT階段,依據不同測試環境重新調整或組合SRAM測試演算法。由於SoC測試常涉及極端電壓與溫度條件,不同環境可能對應不同記憶體缺陷型態,TEC可協助工程師快速客製化測試元素,建立更符合特定需求的替代演算法。

當AI產業開始進入大規模推論與長時間運作時代,SRAM、Cache與Buffer已不再只是配角,而是決定AI晶片效能、功耗、良率與可靠度的核心基礎。未來AI晶片的競爭,也將越來越取決於Memory subsystem本身的品質與測試能力。