比爾·蓋茨(Bill Gates)在2024年出版的《思想的速度》(business@the Speed of Thought)一書中描述了乙個“數字神經系統”,並將其比作乙個超越時間和空間界限的互聯世界。 在“數字神經系統”的基礎上,他進一步提出了如何利用思維的速度來經營企業。 這在當時似乎不太可能,但現在技術的快速發展使這種**成為現實。 隨著超高速儲存半導體時代的到來,IT技術正在挑戰人腦的思維速度。
主要製造商已經推出了高頻寬儲存器 (HBM) 技術,該技術使用矽通孔 (TSV) 技術進行晶元堆疊,以提高吞吐量並克服單個封裝中的頻寬限制。 2024年,SK海力士首次啟動HBM開發,旨在提高容量和資料傳輸速率。 SK海力士現已充分發揮最新HBM2E的潛力,8個16GB晶元以TSV模式垂直連線,實現16GB的傳輸速率。
TSV 由電路晶元和“中介層”(即電路板和晶元之間的功能包)上方的多層 DRAM 組成。 簡單地說,TSV可以比作類似公寓的建築結構,在建築基礎(中介層)的頂部有乙個社群中心(邏輯晶元),在建築物的頂部有乙個級聯的公寓房間(DRAM)。 與傳統方法不同,TSV技術相當於鑽削切屑並逐個堆疊。 作為封裝技術之一,通過在這些孔中設定導電電極來將導電電極連線到晶元上,從這些孔中出來的資料可以垂直移動,就像安裝資料電梯一樣。 與使用引線鍵合技術製造的傳統晶元相比,該技術具有更短的連線,從而導致更短的訊號路徑和更低的高速效能。 此外,與傳統方法相比,穿透式晶元可以在晶元之間形成更多的通道。
與依賴有線處理的 DRAM 封裝技術相比,HBM 在資料處理速度方面有很高的提高。 與線材拼接不同,HBM 可以使用 TSV 技術在垂直連線的 DRAM 晶元上鑽 5,000 多個孔。 2024年8月,SK海力士在如此迅速崛起的行業趨勢中開發了超高速效能HBM2E。 它是當前行業中效能最高的技術之一。 HBM2E 處理資料的速度比傳統 HBM2 標準快 50%。 由於這種高水平的改進,它將成為下一代 HBM DRAM 產品。
與傳統結構不同,在傳統結構中,儲存晶元以模組的形式封裝並連線到系統板,HBM 晶元與圖形處理單元 (GPU) 和邏輯晶元等處理器緊密相連。 在這個只有幾微公尺單位的範圍內,資料傳輸速度更快。 這種新結構可以縮短晶元之間的路由,從而進一步加快資料處理速度。
隨著資料的不斷增加,在第四次工業革命中,對高效能記憶體的需求將繼續增長。 HBM 已經在 GPU 中使用。 HBM2E有望成為下一代GPU、高效能計算機處理、雲計算、計算機網路和超級計算機等高效能裝置的高階儲存半導體,以適應這些裝置超高速執行所需的效能。 此外,HBM2E還將在某些高科技行業(如機器學習和人工智慧系統)中發揮重要作用。 此外,隨著圖形在遊戲行業的應用越來越廣泛,HBM 技術被更頻繁地用於應對大螢幕下不斷增長的畫素數量。 憑藉計算機更快的處理速度,HBM 還可以為高階遊戲帶來更好的穩定性。
— 馮科卓辰 —
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