SK海力士將向英偉達(dá)系統(tǒng)供應(yīng)HBM3

SK海力士在業(yè)界率先開發(fā)出最新高帶寬存儲(chǔ)器（HBM， High Bandwidth Memory）產(chǎn)品HBM31，公司不僅又一次創(chuàng)造歷史，更進(jìn)一步鞏固了SK海力士在DRAM市場上的領(lǐng)先地位。

SK海力士于2021年10月成功開發(fā)出HBM3，并于2022年6月開始量產(chǎn)。SK海力士還將向英偉達(dá)系統(tǒng)供應(yīng)HBM3，而該系統(tǒng)預(yù)計(jì)將于2022年第三季度開始出貨2。

SK海力士是如何成功保持市場領(lǐng)導(dǎo)地位，又是從前幾代HBM產(chǎn)品開發(fā)中汲取了哪些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)？

HBM1

第一代產(chǎn)品，占據(jù)先行優(yōu)勢

HBM作為一種存儲(chǔ)器解決方案，旨在優(yōu)化提升高級(jí)計(jì)算性能（HCP， High-level Computing Performance），由于HBM可以同時(shí)增加容量和帶寬，因而為解決存儲(chǔ)器瓶頸提供了一種新的范例。2014年，SK海力士與AMD聯(lián)合開發(fā)了全球首款硅通孔（TSV， Through Silicon Via）HBM產(chǎn)品。兩家公司還聯(lián)合開發(fā)了高帶寬三維堆疊存儲(chǔ)器技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)品3。

HBM1的工作頻率（Operating frequency）約為1600 Mbps，漏極電源電壓（VDD， drain power voltage）為1.2V，芯片密度為2Gb（4-hi）4。HBM1的帶寬高于DDR4和GDDR5產(chǎn)品5，同時(shí)以較小的外形尺寸消耗較低的功率，更能滿足圖形處理單元（GPU， Graphic Processing Units）等帶寬（bandwidth）需求較高的處理器。

HBM2

第二代產(chǎn)品，新增多項(xiàng)增強(qiáng)型功能

第二代HBM產(chǎn)品HBM2于2018年發(fā)布，其中一項(xiàng)關(guān)鍵的改進(jìn)是偽通道模式（Pseudo Channel mode）。該模式將一個(gè)通道（channel）分為兩個(gè)單獨(dú)的64位（bit） I/O子通道，從而為每個(gè)存儲(chǔ)器的讀寫訪問提供128位預(yù)取。偽通道模式可優(yōu)化內(nèi)存訪問并降低延遲，從而提高有效帶寬。

HBM2的其他改進(jìn)包括用于通道的硬修復(fù)和軟修復(fù)的通道重新映射模式以及防過熱保護(hù)等。得益于這些新技術(shù)以及更高的有效帶寬，HBM2在數(shù)據(jù)速率（data-rate）方面較HBM1具有更高的能效。

HBM2E

第三代產(chǎn)品，徹底顛覆既有格局

SK海力士還是首家開始批量生產(chǎn)HBM2E6的存儲(chǔ)器供應(yīng)商，HBM2E是HBM2的擴(kuò)展版本。HBM2E開發(fā)團(tuán)隊(duì)在規(guī)劃階段就立志升級(jí)產(chǎn)品規(guī)格7，這也是SK海力士維持市場領(lǐng)先地位的關(guān)鍵。HBM2E于2020年發(fā)布，間隔HBM2的發(fā)布兩年的時(shí)間。與HBM2相比，HBM2E具有技術(shù)更先進(jìn)、應(yīng)用范圍更廣泛、速度更快、容量更大等特點(diǎn)。

通過硅通孔技術(shù)垂直堆疊8個(gè)16Gb芯片，HBM2E的容量為16Gb，是HBM2的兩倍8。最初發(fā)布時(shí)，HBM2E共包含1024個(gè)數(shù)據(jù)I/O（輸入/輸出），處理速度達(dá)3.6Gbps，每秒可處理460GB的數(shù)據(jù)，是當(dāng)時(shí)業(yè)界最快的存儲(chǔ)器解決方案9。此外，HBM2E的散熱性能也比HBM2高出36%。

HBM3

第四代產(chǎn)品，持續(xù)保持領(lǐng)先地位

SK海力士在2021年10月開發(fā)出全球首款HBM310，持續(xù)鞏固其市場領(lǐng)先地位。HBM3的容量是HBM2E的1.5倍，由12個(gè)DRAM芯片堆疊成，總封裝高度相同，適用于AI、HPC等容量密集型應(yīng)用。

與前幾代產(chǎn)品相比，HBM3的一個(gè)重要新增功能當(dāng)屬定制設(shè)計(jì)的ECC校驗(yàn)（On Die-Error Correcting Code）功能11，可使用預(yù)分配的奇偶校驗(yàn)位來檢測和糾正接收數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤。ECC功能還可以支持DRAM自我糾正單元內(nèi)的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，從而提高設(shè)備的可靠性。

HBM3采用16通道架構(gòu)，運(yùn)行速度為6.4Gbps12，是HBM2E的兩倍，是目前世界上最快的高帶寬存儲(chǔ)器。鑒于此，HBM3和其他HBM產(chǎn)品成為數(shù)字生活中不可或缺的組成部分，舉例來說，HBM產(chǎn)品已成為自動(dòng)駕駛汽車實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)駕駛（4級(jí)）和完全自動(dòng)駕駛（5級(jí)）的先決條件。

SK海力士的HBM產(chǎn)品開發(fā)工作也是公司環(huán)境、社會(huì)和公司治理（ESG， Environmental， Social and Governance）努力的一個(gè)重要組成部分，每一代產(chǎn)品的功耗都低于上一代產(chǎn)品。例如，在相同的工作電壓水平下，HBM3的運(yùn)行溫度低于HBM2E，在增強(qiáng)服務(wù)器系統(tǒng)環(huán)境穩(wěn)定性的同時(shí)，提高了散熱能力。

在慶祝HBM3取得的成就之后，開發(fā)團(tuán)隊(duì)繼往開來，與客戶積極合作，認(rèn)真聽取產(chǎn)品相關(guān)反饋意見。目前，HBM4的相關(guān)預(yù)測數(shù)據(jù)已經(jīng)出爐，預(yù)計(jì)新一代產(chǎn)品將能夠更廣泛地應(yīng)用于高性能數(shù)據(jù)中心、超級(jí)計(jì)算機(jī)和人工智能等領(lǐng)域。

HBM市場始終保持穩(wěn)步增長態(tài)勢，隨著5G時(shí)代的到來，數(shù)據(jù)傳輸量快速增長。市場調(diào)研機(jī)構(gòu)Omdia在2021年的一份報(bào)告中預(yù)測，到2025年，HBM市場的總收入將達(dá)到25億美元13。SK海力士將繼續(xù)開發(fā)新一代HBM產(chǎn)品，既要坐穩(wěn)“先行者”的位置，又要保持“解決方案提供商（Solution Provider）”的稱號(hào)，持續(xù)鞏固自身的市場領(lǐng)導(dǎo)地位。