半导体行业专题报告:HBM高带宽内存,新一代DRAM解决方案.pdf
- 上传者:楚留香
- 时间:2023/04/25
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半导体行业专题报告:HBM高带宽内存,新一代DRAM解决方案。JEDEC定义了三类DRAM标准,以满足各种应用的设计要求,HBM与GDDR属于图形DDR,面向需要极高吞吐量的数据密 集型应用程序,例如图形相关应用程序、数据中心加速和AI。
HBM演进必要性:解决存储墙瓶颈刺激内存高带宽需求。HBM(High Bandwidth Memory,高带宽内存):一款新型的 CPU/GPU内存芯片,将很多个DDR芯片堆叠在一起后和GPU封装在一起,实现大容量,高位宽的DDR组合阵列。通过增加带 宽,扩展内存容量,让更大的模型,更多的参数留在离核心计算更近的地方,从而减少内存和存储解决方案带来的延迟。
HBM提高有效带宽途径:Pseudo Channel Mode伪通道。HBM2的主要增强功能之一是其伪通道模式,该模式将通道分为 两个单独的子通道,每个子通道分别具有64位I/O,从而为每个存储器的读写访问提供128位预取。
HBM结构:通过TSV将数个DRAM die垂直堆叠。HBM主要是通过硅通孔(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的限制,将数个DRAM裸片像楼层一样垂直堆叠。较传统封装方式,TSV技术 能够缩减30%体积,并降低50%能耗。
从技术角度看,HBM促使DRAM从传统2D加速走向立体3D,充分利用空间、缩小面积,契合半导体行业小型化、集成化的 发展趋势。HBM突破了内存容量与带宽瓶颈,被视为新一代DRAM解决方案。
HBM技术演进:目前SK海力士为唯一量产新世代HBM3供应商。2022年1月,JEDEC组织正式发布了新一代高带宽内存 HBM3的标准规范,继续在存储密度、带宽、通道、可靠性、能效等各个层面进行扩充升级。
HBM的不足:系统搭配缺乏灵活性(出厂后无法容量扩展),内存容量受限,访问延迟较高。
HBM与其他DDR的替代关系比较分析:HBM+DDR协同发展, HBM负责高带宽小容量,DDR负责稍低带宽大容量。
HBM竞争格局与应用市场:三巨头垄断,受益于AI服务器市场增长。据TrendForce集邦咨询研究显示,2022年三大原厂 HBM市占率分别为SK 海力士(SK hynix)50%、三星(Samsung)约40%、美光(Micron)约10%。新思界预测2025E中 国HBM需求量将超过100万颗。
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