电子行业HBM深度研究一:原厂倾力扩产,HBM会过剩吗?.pdf

1 近片存储成就高带宽,有限空间依赖堆叠封装
GPU“算力”快迷增长,带动“存力”需求提升。作为AI大模型的核心底层硬件,GPU算力快速增长,例如英伟达GPU的FP16算力,从A100的312TFLOPS,提升至H200的1979TFLOPS,算力呈现指数增长。算力的提升对存储芯片的带宽。容量、面积、功耗等方面均提出了更高的需求。在此趋势下,HBM成为AI存储的核心增量。
HBM(High Bandwidth Memory,高带宽存储县)最大的特点在于其高带宽,结构上借助近片存储实现。相比GDDR5,HBM能在单位时间内传输大量由GPU处理生成的数据。目前,HBM3的带宽最高可达819GB/s,而断一代的HBM3E传输速度亦将大幅提升,三星宣布其HBM3E产品带宽将达1280GB/s。从结构上看,HBM的近片存储特性成就其高带宽性能。传统的GDDR5分布在处理器外围,通过PCB进行连接,因此互联线长及通讯延迟较大。而HBM则是与GPU封装在同一大芯片内,从而实现数据在近片快速传输。

立体堆叠节省空间,大幅提升数据传榆位宽。考虑大芯片内部物理空间有限,因此近存计算的HBM需要通过2.5D/3D封装纵向延仲,利用立体堆叠将多个DDR颗粒垂直排列,并通过TSV技术将各个DDR颗粒、逻辑Die进行连接。同时,立体堆叠能够使HBM实现高位宽,单颗HBM的位宽已达1024-bit,为GDDR5的32倍。

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