KAIST, ведущий национальный исследовательский институт Кореи, опубликовал 371-страничный документ, в котором подробно описывается развитие технологий памяти с высокой пропускной способностью (HBM) до 2038 года, показывая увеличение пропускной способности, емкости, ширины ввода-вывода и тепловых характеристик. Дорожная карта охватывает период от HBM4 до HBM8, включая разработки в области упаковки, 3D-укладки, архитектур, ориентированных на память, со встроенным хранилищем NAND, и даже методов на основе машинного обучения для контроля энергопотребления.
Следует иметь в виду, что документ посвящен гипотетической эволюции технологии HBM с учетом текущего направления развития отрасли и исследований, а не является фактической дорожной картой коммерческой компании. Емкость HBM на стек увеличится с 288 ГБ до 348 ГБ для HBM4 и с 5120 ГБ до 6144 ГБ для HBM8. Кроме того, потребность в энергии будет расти вместе с производительностью, увеличиваясь с 75 Вт на стек для HBM4 до 180 Вт для HBM8. В период с 2026 по 2038 год пропускная способность памяти, по прогнозам, вырастет с 2 ТБ/с до 64 ТБ/с, а скорость передачи данных — с 8 ГТ/с до 32 ГТ/с.
Ширина ввода-вывода на пакет HBM также увеличится с 1024-битного интерфейса сегодняшнего HBM3E до 2048 бит с HBM4 и затем до 16 384 бит для HBM4. Мы уже знаем практически все о HBM4 и знаем, что HBM4E добавит настраиваемость к базовым кристаллам, чтобы сделать HBM4E более подходящим для конкретных приложений (ИИ, HPC, сети и т. д.).
Ожидается, что такие возможности останутся в HBM5, который также будет использовать многослойные развязывающие конденсаторы и 3D-кэш. С новым стандартом памяти приходит повышенная производительность, поэтому HBM5, который, как ожидается, появится в 2029 году, сохранит скорость передачи данных HBM4, но, по прогнозам, удвоит количество входов/выходов до 4096, тем самым повысив пропускную способность до 4 ТБ/с и емкость на стек до 80 ГБ. Ожидается, что мощность на стек вырастет до 100 Вт, что потребует более совершенных методов охлаждения.
Интересно, что KAIST ожидает, что HBM5 будет по-прежнему использовать технологию микробумпов (MR-MUF), хотя, по имеющимся данным, отрасль уже рассматривает возможность прямого соединения с HBM4. Кроме того, HBM5 также будет интегрировать L3-кеш, LPDDR и интерфейсы CXL на базовом кристалле, наряду с термомониторингом. KAIST также ожидает, что инструменты искусственного интеллекта начнут играть роль в оптимизации физической компоновки и уменьшении джиттера с поколением HBM5.
Ожидается, что HBM6 займет лидирующие позиции в 2032 году, увеличив скорость передачи данных до 16 ГТ/с и пропускную способность на стек до 8 ТБ/с. Емкость на стек, как ожидается, достигнет 120 ГБ, а мощность вырастет до 120 Вт. Исследователи KAIST полагают, что HBM6 будет использовать прямое соединение без выступов, а также гибридные интерпозеры, сочетающие кремний и стекло. Архитектурные изменения включают многобашенные стеки памяти, внутреннее сетевое коммутирование и обширное распределение через кремний (TSV). Инструменты проектирования ИИ расширяют свои возможности, включая генеративные методы моделирования сигналов и мощности. HBM7 и HBM8 будут продвигать развитие дальше, причем HBM8 достигнет 32 ГТ/с и 64 ТБ/с на стек.
Прогнозируется, что емкость будет увеличена до 240 ГБ. Предполагается, что в упаковке будет использоваться полное 3D-укладка и двусторонние интерпозеры со встроенными каналами для жидкости. Хотя HBM7 и HBM8 по-прежнему будут формально принадлежать к семейству решений памяти с высокой пропускной способностью, их архитектура, как ожидается, будет значительно отличаться от того, что мы сегодня знаем как HBM. В то время как HBM5 добавит кэш L3 и интерфейсы для памяти LPDDR, эти поколения, по прогнозам, будут включать интерфейсы NAND, позволяющие перемещать данные из хранилища в HBM с минимальным участием CPU, GPU или ASIC. Это будет достигнуто за счет энергопотребления, которое, как ожидается, составит 180 Вт на стек.
По данным KAIST, агенты искусственного интеллекта будут управлять совместной оптимизацией тепловых, энергетических и сигнальных путей в режиме реального времени. Следует иметь в виду, что KAIST — это исследовательский институт, а не компания с реальной дорожной картой, поэтому он лишь моделирует то, что может произойти, основываясь на имеющихся на сегодняшний день знаниях об инновациях. В полупроводниковой отрасли есть и другие уважаемые исследовательские институты, в том числе Imec в Бельгии, CEA-Leti во Франции, Fraunhofer в Германии и MIT в США, и это лишь некоторые из них.
Эти институты публикуют схожие прогнозы относительно технологических узлов полупроводников, материалов для чипов и других связанных тем. Некоторые прогнозы могут показаться нереалистичными сегодня, но отрасль имеет тенденцию разрабатывать способы производства продуктов неожиданными способами, поэтому многие из этих прогнозов сбываются, а иногда даже превосходят ожидания реальных производителей, таких как Intel или TSMC.
Оригинал
Уникальность
