EN CN
注册

【存储器】HBM2E开启超高速存储器半导体新时代

来源:SK海力士       

比尔·盖茨(Bill Gates)在1999年出版的《未来时速》(Business @ the Speed of Thought)一书中描绘了一种“数字神经系统(Digital Nervous System)”,并把它比作为一个跨越时空界限的互联世界。基于“数字神经系统”这一必要条件,他又提出了如何以思维速度(Speed of Thoughts)经营企业的想法。这在当时看来似乎是不可能的事,但如今科技的快速进步已经让这个预言成为可能。超高速存储器半导体的时代已经来临,IT技术正向人类大脑的思考速度发起挑战。

TSV技术:解锁HBM无可比拟的“容量和速度”

各大制造商已经纷纷引进了高带宽存储器 (High Bandwidth Memory, 简称HBM),采用硅通孔(Through Silicon Via, 简称TSV)技术进行芯片堆叠,以增加吞吐量并克服单一封装内带宽(Bandwidth)的限制。在这一趋势下,SK海力士早在2013年便率先开始了HBM的研发,以尝试提高容量和数据传输速率。SK海力士现已充分发挥了最新HBM2E的潜能,通过TSV将8个16Gb芯片纵向连接,从而实现了16GB传输速率。

TSV由一个电路芯片和一个“Interposer”(即位于电路板和芯片之间的功能包)上方的多层DRAM组成。简单来说,TSV可以比喻成一幢公寓式建筑结构,建筑地基(Interposer)上方是社区活动中心(逻辑芯片),再往上是层层叠加的公寓房间(DRAM)。与传统方法不同,TSV技术就好比在芯片上钻孔,然后一个一个地堆叠起来。作为一种封装技术,它通过这些孔内的导电电极连接芯片,由此数据可以垂直移动,仿佛安装了一台数据电梯。与传统的采用金线键合技术生产的芯片相比,这种技术连接更短,因而信号路径更短,具有更低功耗的高速性能。另外,与传统方法相比,穿透芯片可以在芯片之间形成更多通道。

从HBM到HBM2E的进化

相比依赖于有线处理的DRAM封装技术,HBM在数据处理速度方面显示出了高度的改良。不同于金线缝合的方式,通过TSV技术,HBM可将超过5,000个孔钻入相互纵向连接的DRAM芯片中。在这样一个快速崛起的行业趋势下,SK海力士于2019年8月开发出了具有超高速性能的HBM2E。这是目前行业中拥有最高性能的一项技术。与之前的HBM2标准对比,HBM2E将提高50%的数据处理速度。由于这一高度改良,它将成为新一代HBM DRAM产品。

不同于传统结构采用模块形式封装存储芯片并在系统板上进行连接,HBM芯片与芯片与图像处理器(Graphics Processing Unit, 简称GPU)和逻辑芯片等处理器紧密地相互连接。在这样一个仅有几微米单元的距离下,数据可被更快地进行传输。这种全新的结构在芯片之间创造了更短的路径,从而更进一步加快了数据处理速度。

随着数据不断增加,对于高性能存储器的需求将在第四次工业革命中持续增长。HBM已经在GPU中被使用。HBM2E或将成为包括新一代GPU、高性能计算机处理、云计算、计算机网络、以及超级计算机在内等高性能装置中的一种高端存储器半导体,以满足这些装置对于超高速运作这一特性的要求。除此之外,HBM2E也将在一些高科技行业中扮演重要角色,例如机器学习和AI系统等。另外,随着游戏产业中对图形应用的日益扩大,HBM技术的采用也相应增加,以此可以处理大屏幕下更多像素的需求。通过更高的计算机处理速度,HBM也为高端游戏提供了更好的稳定性。

图片声明:封面图片来源于正版图片库:拍信网

如需获取更多资讯,请关注全球半导体观察官网(www.dramx.com)或搜索微信公众账号(全球半导体观察)。