Высокапрапускная памяць

**Высокапрапускная памяць** () - высокапрадукцыйны інтэрфейс АЗП для DRAM з  ад кампаній AMD і Hynix, якая ўжываецца ў высокапрадукцыйных відэакартах і сеткавых прыладах асноўны канкурэнт тэхналогіі Hybrid Memory Cube ад Micron AMD Fiji і AMD Arctic Islands з'яўляюцца першымі відэапрацэсарамі, выкарыстоўвалымі НВМ.

Была стандартызаваная ў кастрычніку 2013 года як JESD235. , HBM2 стандартызавана ў студзені 2016 году. На сярэдзіну 2016 года паведамлялася аб працах над HBM3 і больш танным варыянтам HBM, часам званым HBM2e..

## Гісторыя

AMD пачала распрацоўку высокапрапускной памяці ў 2008 годзе, каб вырашыць праблему пастаянна расьце энергаспажывання і памяншэння формаў-фактару памяці. Сярод іншага, групай супрацоўнікаў AMD на чале з Браянам Блэкам распрацавана тэхналогіі пакавання інтэгральных схем у стэк. Партнёры: SK Hynix, UMC, Amkor Technology і ASE былі таксама ўцягнуты ў распрацоўку. Масавая вытворчасьць пачалася на заводах Hynix у Ічхоне ў 2015 годзе.

## Тэхналёгія
HBM забясьпечвае больш высокую прапускную здольнасьць пры меншым выдатку энергіі і істотна меншых памерах у параўнанні з DDR4 або GDDR5. Гэта дасягаецца шляхам аб'яднання ў стэк да васьмі інтэгральных схем DRAM (уключаючы апцыянальную базавую схему з кантролерам памяці), якія злучаны паміж сабой з дапамогай скразных крамянёвых міжзлучэнняў і мікратакт ().

Шына высокапрапускной памяці валодае істотна большай шырынёй у параўнанні з памяццю DRAM, у прыватнасьці, НВМ-стэк з чатырох крышталяў DRAM (4-Hi) мае два 128-бітных канала на крышталь - у агульнай складанасьці 8 каналаў і шырыню ў 1024 біта, а чып з чатырма-4 4096 біта (прытым шырыня шыны GDDR-памяці — 64 біта на адзін канал).

### HBM2
Памяць з высокай прапускной здольнасьцю другога пакалення, HBM2, таксама прадугледжвае да васьмі крышталяў на стэк і падвойвае хуткасьць перадачы кантактаў да 2 ГТ/з. Захоўваючы 1024-бітны доступ, HBM2 можа дасягаць прапускной здольнасьці памяці 256 ГБ/з на пакет. Спэцыфікацыя HBM2 дазваляе выкарыстоўваць да 8 ГБ на пакет. Чакаецца, што HBM2 будзе асабліва карысны для адчувальных да прадукцыйнасьці спажывецкіх прыкладанняў, такіх як віртуальная рэальнасьць.

19 студзеня 2016 года Samsung абвясьціла аб пачатку масавай вытворчасьці HBM2 зь ёмістасьцю да 8 ГБ на стэк. SK Hynix таксама абвясьціла аб выпуску стэкаў па 4 ГБ у жніўні 2016 года.

### HBM2E
У канцы 2018 года JEDEC абвясьціла аб абнаўленні спэцыфікацыі HBM2, якое забясьпечвае павелічэнне прапускной здольнасьці і ёмістасьці. Афіцыйная спэцыфікацыя зараз падтрымлівае да 307 ГБ/с на стэк (эфектыўная хуткасьць перадачы дадзеных 2,5 Тбіт/з), хоць прадукты, якія працуюць з такой хуткасьцю, ужо былі даступныя. Акрамя таго, у абнаўленні дададзеная падтрымка стэкаў 12-Hi (12 крышталяў), што робіць магчымай ёмістасьць да 24 ГБ на стэк.

20 сакавіка 2019 года Samsung абвясьціла аб выпуску Flashbolt HBM2E з васьмю крышталямі на стэк, хуткасьцю перадачы 3,2 ГТ / с, што ў суме забясьпечвае 16 ГБ і 410 ГБ / с на стэк.

12 жніўня 2019 года SK Hynix анансавала свой HBM2E з васьмю крышталямі на стэк, хуткасьцю перадачы 3,6 ГТ/с, што ў суме забясьпечвае 16 ГБ і 460 ГБ/с на стэк. 2 ліпеня 2020 года SK Hynix абвясьціла аб пачатку серыйнай вытворчасьці.

### HBM3
У канцы 2020 года Micron абвясьціла, што стандарт HBM2E будзе абноўлены, а таксама прадставіла наступны стандарт, вядомы як HBMnext (пазьней пераназваны ў HBM3). Гэта павінна было стаць вялікім скачком пакаленняў у параўнанні з HBM2 і заменай HBM2E. Гэтая новая відэапамяць павінна была з'явіцца на рынку ў чацвёртым квартале 2022 года. Хутчэй за ўсё, яна прадставіць новую архітэктуру, як вынікае з назвы.

Хоць архітэктура можа быць перапрацавана, уцечкі паказваюць на тое, што прадукцыйнасьць будзе аналагічная абноўленаму стандарту HBM2E. Гэтая аператыўная памяць, верагодна, будзе выкарыстоўвацца ў асноўным у графічных працэсарах цэнтраў апрацоўкі дадзеных.

У сярэдзіне 2021 года SK Hynix прадставіла некаторыя спэцыфікацыі стандарту HBM3 з хуткасьцю ўводу-вываду 5,2 Гбіт / с і прапускной здольнасьцю 665 ГБ / с на пакет, а таксама да 16 рашэнняў 2,5 D і 3D.

20 кастрычніка 2021 года, да канчатковай дапрацоўкі стандарту JEDEC для HBM3, SK Hynix стала першым пастаўшчыком памяці, які абвясьціў аб завяршэнні распрацоўкі прылад памяці HBM3. Па словах SK Hynix, памяць будзе працаваць з хуткасьцю 6,4 Гбіт / с на кантакт, што ўдвая перавышае хуткасьць перадачы даных па стандарту JEDEC HBM2E, якая фармальна дасягае 3,2 Гбіт / с на кантакт, або на 78% хутчэй, чым уласная HBM2E 3,6 Гбіт / с на кантакт. Прылады падтрымліваюць хуткасьць перадачы дадзеных 6,4 ГТ/з, таму адзін стэк HBM3 можа забясьпечыць прапускную здольнасьць да 819 ГБ/з. Базавая шырыня шыны для HBM3 застаецца нязьменнай, шырыня аднаго стэка памяці складае 1024 біта. SK Hynix будзе прапаноўваць сваю памяць дзвюх ёмістасьцяў: 16 ГБ і 24 ГБ, што адпавядае стэкам 8-Hi і 12-Hi адпаведна. Стэкі складаюцца з 8 або 12 16-гігабайтных модуляў DRAM таўшчынёй 30 мкм кожны, злучаных паміж сабой з дапамогай скразных крамянёвых пераходных адтуліный (TSV).

Па словах Раяна Сьміта з AnandTech, памяць HBM3 першага пакалення SK Hynix мае тую ж шчыльнасьць, што і памяць HBM2E апошняга пакалення, а гэта азначае, што пастаўшчыкі прылад, якія імкнуцца павялічыць агульную ёмістасьць памяці для сваіх кампанентаў наступнага пакалення, павінны будуць выкарыстоўваць памяць з . 8-слойнымі чаркамі, якія яны звычайна выкарыстоўвалі да гэтага. Па словах Антона Шылава з Tom’s Hardware, высокапрадукцыйныя вылічальныя графічныя працэсары або FPGA звычайна выкарыстоўваюць чатыры ці шэсьць стэкаў HBM, таму са стэкамі SK Hynix HBM3 24 ГБ яны адпаведна атрымаюць прапускную здольнасьць памяці 3,2 ТБ/с ці 4,9 ТБ/с. Ён таксама адзначыў, што чыпы SK Hynix HBM3 маюць квадратную форму, а не прамавугольную, як чыпы HBM2 і HBM2E. Па словах Крыса Мэлора з The Register, паколькі JEDEC яшчэ не распрацавала свой стандарт HBM3, гэта можа азначаць, што SK Hynix спатрэбіцца мадэрнізаваць свой дызайн, зрабіўшы яго хутчэйшым у будучыні.

JEDEC афіцыйна абвясьціла аб стандарце HBM3 27 студзеня 2022 года. Колькасьць каналаў памяці было павялічана ўдвая з 8 каналаў па 128 біт у HBM2e да 16 каналаў па 64 біта ў HBM3. Такім чынам, агульная колькасьць высноў дадзеных інтэрфейсу па-ранейшаму роўна 1024.

У чэрвені 2022 года SK hynix абвясьціла аб пачатку масавай вытворчасьці першай у галіны памяці HBM3, якая будзе выкарыстоўвацца з графічным працэсарам Nvidia H100, пастаўка якога чакаецца ў трэцім квартале 2022 года. Гэта памяць забясьпечыць H100 прапускной здольнасьцю "да 819 ГБ / с".

У жніўні 2022 года Nvidia абвясьціла, што яе графічны працэсар Hopper H100 будзе пастаўляцца зь пяцьцю актыўнымі вочкамі HBM3 (з шасьці на борце), прапаноўваючы 80 ГБ АЗП і прапускную здольнасьць памяці 3 ТБ/з (16 ГБ і 600 ГБ/с).

### HBM-PIM
У лютым 2021 года Samsung абвясьціла аб распрацоўцы HBM з апрацоўкай у памяці (PIM). Гэта новая памяць забясьпечвае вылічальныя магчымасьці штучнага інтэлекту ўнутры памяці, каб павялічыць маштабную апрацоўку дадзеных. Аптымізаваны для DRAM механізм штучнага інтэлекту разьмяшчаецца ўнутры кожнага банка памяці, каб забясьпечыць паралельную апрацоўку і зьвесьці да мінімуму перамяшчэнне дадзеных. Samsung сцвярджае, што гэта падвоіць прадукцыйнасьць сістэмы і збнізіць энергаспажыванне больш чым на 70%, пры гэтым не запатрабуюцца якія-небудзь апаратныя ці праграмныя зьмены ў астатняй частцы сістэмы.

### HBM3E
30 мая 2023 года SK Hynix прадставіла сваю памяць HBM3E з хуткасьцю апрацоўкі дадзеных 8 Гбіт / с на кантакт (на 25% хутчэй, чым у HBM3), якая павінна выйсьці ў вытворчасьць у першай палове 2024 года. Пры хуткасьці 8 ГТ/з з 1024-бітнай шынай прапускная здольнасьць на стэк павялічана з 819,2 ГБ/з, як у HBM3, да 1 ТБ/з. У красавіку 2025 года, на канферэнцыі TSMC, SK hynix прадставіла 16-слойны стэк HBM3E аб'ёмам 48 Гбайт з прапускной здольнасьцю 1,2 Тбайт/з.

### HBM3 Gen2
Micron анансавала першую ў сьвеце памяць HBM3 Gen2 зь ёмістасьцю 24 Гбайт на стэк і прапускной здольнасьцю 1,2 Тбайт/з. Акрамя таго, быў абяцаны рост ёмістасьці ў 2,5 разы і прадукцыйнасьці - у 1,7 разы да 2026 года..

### HBM4
У красавіку 2025 года JEDEC зацвердзіў стандарт памяці HBM4. Галоўнымі новаўвядзеннямі сталі падваенне колькасьці каналаў на стэк (з 16 да 32) і падтрымка стэкаў вышынёй да 16 крышталяў зь ёмістасьцю 24/32 Гбіт. Такім чынам, агульная ёмістасьць аднаго стэка вырастае да 64 Гбайт, а прапускная здольнасьць – да 2 Тбайт / с Лідэрам асваення HBM4 стала SK hynix, у якой гатовы 12-слойныя ўзоры HBM4, таксама яна хоча запусьціць масавую вытворчасьць да канца года. Чакаецца, што такая памяць спатрэбіцца для паскаральнікаў Nvidia Rubin. Першая дэманстрацыя HBM4 прайшла на тэхналагічнай канферэнцыі TSMC, дзе SK hynix прадставіла 12-слойны стэк HBM4 аб'ёмам 48 Гбайт з прапускной здольнасьцю 2 Тбайт.

## Рынак
Па дадзеных аналітычнай кампаніі Counterpoint Research, 62% рынка HBM займае SK Hynix і 17% Samsung Electronics.

## Глядзіце таксама
* Wide I/O
* MCDRAM

## Крыніцы

## Вонкавыя спасылкі
* Новы стандарт высакахуткасны памяці High Bandwidth Memory ixbt.com
* GDDR6, GDDR5X і HBM2: параўноўваем актуальную відэапамяць | ichip.ru CHIP
* High Bandwidth Memory (HBM) DRAM (JESD235), JEDEC, October 2013
* 25/02 A 1.2V 8Gb 8-channel 128GB/s High-Bandwidth Memory (HBM) выкарыстоўваецца DRAM з эфэктыўным microbump I/O тэст метадаў шляхам 29 нм працэсаў і TSV. D.U Lee, SK hynix, ISSCC 2014
* 

Катэгорыя:Кампутарная памяць
Катэгорыя:Запамінальныя прылады
Катэгорыя:DRAM