HBM，将进入3.0时代

随着终端的发展，对芯片提出了更高的需求。而开发展为了在系统中获得更高的速度、更高的带宽、更高的位宽和更低的功耗，于是便推动内存往前发展。HBM就是在这个背景下应运而生了。

所谓HBM，也就是High Bandwidth Memory，即高带宽存储器。据维基百科介绍，这是一款由三星电子、超微半导体和SK海力士发起的一种基于3D堆栈工艺的高性能DRAM，适用于对高存储器带宽有需求的应用场合。例如图形处理器、网络交换及转发设备（如路由器、交换器）等就是HBM的典型应用场景。

在过去多年里，HBM历经了几代的发展，其无论是I/O速度还是带宽都获得了明显提升。据了解，最初代的HBM1数据传输速率只可以做到1Gbps左右；到了2016年推出的HBM2，其最高数据传输速率则可以达到2Gbps；接下来是2018年的HBM2E，更是把最高数据传输速率提升到了3.6Gbps。
现在，在新应用需求的推动下，HBM 3呼之欲出。
在日前的一场媒体会上，Rambus IP核产品营销高级总监 Frank Ferro指出，尽管JEDEC尚未发布HBM3相关的标准，但随着在AI/ML领域越来越多的厂商不断发力，内存产品设计的复杂性也快速上升，并对带宽提出了更高的要求。为此，针对神经网络、AI训练等在内存带宽需求上面临的越来越高的挑战，Rambus也根据市场的具体需求成功推出了市面上首批支持HBM3的内存子系统。
从他的介绍我们得知，Rambus的这个子系统拥有多个亮点：

首先，该子系统的数据传输速率高达8.4Gbps/pin，带宽超过1TB/s，采用标准的16通道设置，可以达到1024位宽接口。通过这种方式，就可以实现更高的颗粒度；
其次，这个子系统可以支持市面上所有主流的供应商所提供的DRAM，并大幅提高整个产品的密度。除了针对AI/ML训练的市场之外，HBM3还可用于高性能计算及其他数据中心相关的主要应用场景、图形应用程序和具体网络应用。
在谈到为什么在速度上面选择8.4Gbps这个数据的时候，Frank Ferro表示，这主要是基于以下几方面的考虑。首先，首先，DRAM是远远达不到这个数据传输速率的；其次，回顾HBM2E的时代，刚刚推出的时候，HBM2E的数据传输速率大概可以达到3.4Gbps左右，然后逐渐上升到3.6Gbps。所以与之前的HBM产品一样，HBM3也会有一段未来继续发力的时期，并在数据传输速率上有更大的提升；此外，8.4Gbps的速率选择也是出于未来产品规划的一些考量，同时也可以为客户和设计师提供更高的设计裕度，为未来的产品开发做好后续准备。
“总的来说，HBM3产品在数据传输的速率、带宽以及密度上都有着独一无二的优势，并不仅仅是更小的尺寸。”Frank Ferro补充说。
从架构上看，HBM3-Ready内存子系统产品的最上面有4块DRAM内存条，通过TSV堆叠的方式叠加在一起，下面是SoC，再往下是中介层，而中介层下面则是绿色的封装。以上部分就组成了一个2.5D的系统架构。
Frank Ferro告诉记者，作为一个完整的内存子系统产品，Rambus提供的并不仅仅是IP，同时也提供泛IP，以及整个系统的具体设计，包括经过验证的PHY以及数字控制器。此外，Rambus还会在中介层和封装上给客户提供更好的参考设计支持和框架，因为这些也是整个内存子系统领域非常重要的环节。

最后，在问到HBM 3应用场景的时候，Frank Ferro表示，目前为止，数据中心是HBM3最主要的应用场景，但随着设备越来越多的边缘化，HBM3也可能被应用在未来的5G设备上，特别是那些对带宽有更高要求的5G设备；AI/ML则是HBM 3的另一个应用场景。因为现在AI/ML的数据很多时候需要上传到云端进行处理，然后再重新回到本地，所以HBM3未来在这个领域也有一定的应用前景；最后，HPC也是HBM 3可以发挥作用的一个应用场景，它也可以充分发挥HBM在功耗以及性能上的强大优势。
在Frank Ferro看来，HBM的发展很大程度上是由不断上升的带宽需求驱动的，而对带宽的需求几乎没有上限，换而言之，目前来看，HBM的发展可能不会遇到障碍。但如果从技术层面看，HBM目前的发展限制集中在中介层上。不过随着中介层技术的发展，其本身的厚度、金属层和线宽都有了一定的增加，这也进一步推动了HBM未来的发展。
之所以Rambus能够在HBM领域走得那么前，与公司在HBM方面拥有领先的地位有重要的关系。例如在HBM2E时代，Rambus的内存子系统就提供了业界最快的速率——4Gbps。在整个市场占有率方面，Rambus也稳居第一，赢得了超过50个合计订单。值得一提的，Rambus的控制器已经应用在了HBM市场超过85%的产品当中。
当然，公司一贯以来在IP方面的沉淀，才是公司傲视HBM市场的底气。
据介绍，成立于上个世纪90年代的Rambus是一家业界领先的Silicon IP和芯片提供商。在过去三十多年的发展中，公司积累了3000多项基础专利，并在过去一年保持着高速的业务收入增长，特别是面向内存领域的缓冲芯片产品方面，公司凭借质优价美的优势，在市场上表现非常优异，这也必将带动公司在未来取得更突出的成绩。
关于HBM的未来，Frank Ferro说：“HBM现在依旧处于相对早期的阶段，其未来还有很长的一段路要走。”

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