存储芯片航天专题分析:HBM何以成为AI芯片核心升级点?全面理解AI存储路线图.pdf
- 上传者:居里夫人
- 时间:2024/04/25
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存储芯片航天专题分析:HBM何以成为AI芯片核心升级点?全面理解AI存储路线图。AI 存储路线图:更大容量、更大带宽、更低功耗。随着人工智能的快速发展,大模型的参数量指数级增长,不 仅推升了处理器的算力需求,同时也对与处理器匹配的内存系统提出了更高的要求。一方面,大量模型数据的 传输要求更大的内存带宽,以缓解“内存墙”问题,提升 HPC 系统计算效率;另一方面,内存系统的容量需要 大幅拓展,以存储千亿参数乃至更大规模的大模型。
如何理解内存系统层级及关键参数?对于单个乃至多个处理器组成的系统而言,内存系统自下而上可以分为单 元、阵列、die、封装、系统几个层级。根据处理器设计和应用的不同,所配置的内存类型、规格选择和配置数 量也有所不同,需要和处理器总线宽度、时钟频率等参数相匹配。内存最重要的性能参数是容量、带宽和延迟, 同时还需要考虑能耗和性价比。不同类型的 DRAM 各有优势,在设计处理器系统架构的时候需要针对不同的应 用,选择合适的内存系统设计。
DDR+LPDDR 路线图:面向 CPU,构建高效大容量内存系统。DDR 是最传统、最主流的 DRAM 类型。广泛用 于 PC、服务器、HPC 等领域。目前,DDR5 是最新一代 DDR 标准,提供更高的速度、更高的效率和更大的容 量。LPDDR 正在成为数据中心 CPU 的新选择,其原因是需要在大规模 AI 和 HPC 工作负载的带宽、能效、容 量和成本之间取得最佳平衡。随着前端先进制造技术接近物理极限,DRAM 芯片本身的性能提升越来越难,从 内存模组和系统架构层面进行性能提升成为新的方向。MCRDIMM/MRDIMM 允许并行访问同一个 DIMM 中的 两个阵列,从而大幅提升 DIMM 模组的容量和带宽。CXL 是一种高速互连技术,提供处理器与专用加速器、高 性能存储系统之间的高效、高速、低延时接口,以满足资源共享、内存池化和高效运算调度的需求。
GDDR+HBM 路线图:面向 GPU,HBM 高带宽优势成为 AI 大模型训练推理关键。GDDR 是专为图形处理应 用设计的高速内存技术,搭配 GPU 用于图形处理、数据中心加速和 AI 等需要高带宽数据处理的场景。HBM 是 一种新型内存,得益于堆叠结构和垂直 TSV 互连,HBM 具有更高的传输带宽、更高的存储密度、更低的功耗 以及更小的尺寸,高带宽优势对大模型训练和推理的效率提升至关重要。近年来,大部分高端数据中心 GPU 和 ASIC 均使用 HBM 作为内存方案,GDDR 在推理等场景中具备性价比优势。未来,HBM 技术持续向更高带宽、 更大容量发展,12Hi-16Hi HBM4 有望 2026 年进入量产。
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