中泰证券报告系统梳理存算一体技术的三个层次与产业趋势。存算一体是一种新架构，核心理念是将计算和存储融合，降低“存储墙”问题。广义存算一体分为三类：近存计算（PNM）通过封装拉近存储和计算单元距离，HBM已大规模商业化；存内处理（PIM）在存储单元内增加部分计算单元，三星/海力士已推出产品但未大规模使用；存内计算（CIM）是真正的存算一体，存储和计算完全融合，计算效能可提升10-100倍，但设计难度大，暂未商业化大规模使用。存内计算被认为是下一代芯片方向。

近存计算不改变计算单元和存储单元本身设计功能，通过先进封装（2.5D/3D）拉近存储和计算芯片的距离，增加信号连接通路，增强带宽。典型产品包括：HBM（2.5D封装，TSV+Microbump，标准化产品）、WOW 3D堆叠DRAM（3D封装，混合键合，定制化产品）、华邦CUBE（3D封装，Microbump，定制化产品）。近存计算已大规模商业化，是当前AI芯片存储解决方案的主流。近存计算本质上仍属于冯诺依曼存算分离架构，但对“存储墙”有显著优化。

存内处理在DRAM芯片中实现部分数据处理，芯片制造过程中将存储和计算单元集成在同一颗die上，使存储器本身具备一定计算能力。2021年三星推出HBM2-PIM，2022年海力士推出GDDR6-PIM，但未大规模使用。据报道，三星电子和SK海力士正在合作标准化LPDDR6-PIM内存产品。存内处理是近存计算向存内计算的过渡形态，技术可行性已得到验证，但商业化推广仍需时间。

存内计算不区分存储单元和计算单元，真正意义上实现了同一个晶体管同时具备存储和计算能力。计算由存储器芯片内部的存储单元完成全部计算操作，计算效能实现数量级提升，能耗可降至1/10-1/100，能效可提升10-100 TOPS/W。存内计算分为数字和模拟两种方式：数字存算一体（SRAM/RRAM介质）适合大算力高能效商用场景；模拟存算一体（FLASH/RRAM/PRAM介质）适合小算力民用场景。

存内计算芯片被认为是下一代芯片，但目前还处于起步阶段，面临诸多挑战：芯片设计方面，架构设计难度和复杂度要求高，缺乏成熟软件编译器、专用EDA工具；芯片测试方面，缺乏成熟测试工具；生态方面，缺乏相应软件生态。Intel和NVIDIA的算力芯片从未采用模拟计算技术，数字存算一体是商用方向。存内计算的大规模商业化仍需时间，但前景广阔。

存算一体三个层次对比

类别	定义	商业化阶段	代表产品
近存计算（PNM）	封装拉近存储和计算距离	已大规模商业化	HBM、WOW 3D堆叠DRAM
存内处理（PIM）	存储单元内加部分计算单元	已推出未大规模使用	HBM2-PIM、GDDR6-PIM
存内计算（CIM）	存储和计算完全融合	研发阶段	下一代芯片方向