" 内存墙依旧存在,甚至情况或许还在进一步恶化。"美光HBM 设计架构方向专家拉古 · 斯里拉马内尼(Ragu Sriramaneni)于当地时间 23 日在美国斯坦福大学举办的半导体学术会议 Hot Chips 2026 上发表上述观点。
内存墙指负责运算的芯片性能飞速提升,但负责传输数据的内存跟不上运算速度,由此产生的性能瓶颈。进入人工智能时代后,这一瓶颈非但没有缓解,反而愈发严重。
斯里拉马内尼表示,AI 芯片的运算性能每两年约提升 3 倍,但承担数据供给的 HBM(高带宽内存)同期性能提升还不到 2 倍。即便搭载运算能力再强的芯片,如果数据传输通道狭窄,最终性能也会被通道速度所束缚。他预判:" 打破运算单元与内存之间的边界,全新架构设计,将会是翻越内存墙的一条路径。"
斯里拉马内尼以一款将 2 颗 GPU 与 8 颗 12 层 HBM4 集成在一起的最新封装产品举例,该封装整体芯片面积当中,内存占比约 90%。也就是说,内存占用的芯片面积,是负责运算的 GPU 的 8 倍以上。他称:"HBM 体积还不及一枚邮票,却需要设计、工艺、封装技术全部完美匹配,是难度最高的产品。"
内存占用面积过大,也带来供给端的压力。要生产同等容量产品,HBM 消耗的硅片晶圆数量约为普通 DDR5 内存的 3 倍。这意味着同一工厂,HBM 的产出数量会被大幅压缩。斯里拉马内尼解释:" 技术代际迭代,该差距还在持续拉大。速度提升、芯片尺寸变大、堆叠层数增加,都会同步推高所需芯片面积。"
散热问题也越来越成为发展阻碍。他补充,随着数据交互速率不断提高,散热已经成为设计阶段需要优先考量的约束条件。HBM 为多层 DRAM 堆叠结构,发热最严重的底层产生的热量,需要穿透全部堆叠层,传导至带有散热装置的顶层。而 DRAM 一旦温度过高,就极易出现故障。他表示行业现已进入先测算散热,再搭建芯片架构的阶段,液冷散热、芯片超薄贴合等技术正成为主流解决方案。
上述各类难题,都体现在美光近期开启量产的第六代产品 HBM4 之上。HBM 将数据通路与存储单元相较上一代扩充一倍,大幅提升单次数据处理量,单颗 Cube 带宽可达每秒 2.8TB。美光正将该产品供应给英伟达下一代 AI 芯片 Vera Rubin。


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