HBM-память: актуальные тенденции и перспективы развития
![HBM-память: актуальные тенденции и перспективы развития HBM-память: актуальные тенденции и перспективы развития](/upload/iblock/217/8plst53wk229w6nj5ngxhbv78m4egha0/7062.webp)
Под аббревиатурой HBM скрываются модули памяти, отличающиеся увеличенной пропускной способностью. Благодаря этой особенности, они характеризуются высокой вычислительной мощностью, могут задействовать в работе не только центральный, но и графический процессор, что крайне важно для систем искусственного интеллекта.
Структура модуля HBM состоит из нескольких DRAM, соединенных с чипами ввода-вывода, многоядерными центральными и графическими процессорами для параллельного выполнения множества операций. Стандарт HBM был утвержден в 2013 году, первые образцы модулей представила компания JEDEC, но к серийному производству смогла приступить в 2015 другая фирма, SK Hynix.
Именно марка Hynix и добилась лучших результатов в производстве HDM. Яркий пример – модель HBM3E, емкость которой составляет 36 гигабайт при 8- или 12-слойной структуре DRAM. Нехитрые вычисления позволяют сделать вывод, что одновременно такой модуль представляет модуль для 1024 вычислительных процессов. Основные компоненты модуля разделены тысячами микроскопических разъемов, компоновка предельно плотная, за счет чего достигается скорость передачи информации.
Под многослойными DRAM-стеками располагается основная матрица, обмен данными между слоями реализован по методу TSV. Один из передовых стандартов упаковки для HBM – CoWoS, предполагающая размещение процессоров и модулей памяти на одном слое. Это ускоряет обмен данными. Впрочем, требования ИИ-систем постоянно растут, нужна все большая и большая производительность, так что не за горами появление модулей с улучшенной структурой.
Наиболее перспективными для HBM являются две технологии:
- Гибридное Cu-соединение;
- Кремниевая фотоника.
В первом случае, речь идет о соединении пары пластин со слоями перераспределения. Оксидный слой в таком случае контактирует с оксидным слоем, а металл – с металлом. Такой подход напоминает классический метод, однако, позволяет значительно ускорить передачу данных, свести к минимуму сопротивление и потребление энергии. Использовать технологию вполне можно даже в чипах HBM4.
Принцип, на котором основана кремниевая фотоника, также не слишком сложен. Перенос данных обеспечивается не электронами, а фотонами, скорость движения которых в 100 раз больше, при этом они не выделяют лишнего тепла. Такой подход характерен, например, для оптоволокна, куда более технологичной среды для передачи данных в сравнении с витыми парами, где для этого используется электрические импульсы.
Конечно, кремниевая фотоника подразумевает некоторые доработки упаковки. Например, потребуется преобразователь, который будет трансформировать оптические сигналы в электрические и наоборот, а также дополнительный слой для их передачи.
Оба метода смотрятся перспективными, только время покажет, какой окажется предпочтительным, насколько быстро предприятия смогут настроить оборудование, организовать новые производственные линии для выпуска современных модулей памяти HBM.