为什么HBM高带宽内存很重要？看完你就懂了

HBM高带宽内存在实际中的应用越来越多，但很多朋友对HBM高带宽内存并不是非常了解。为增进大家对HBM高带宽内存的认识，本文将对HBM高带宽内存以及HBM高带宽内存的重要性予以介绍。如果你对HBM高带宽内存具有兴趣，不妨继续往下阅读哦。

一、高带宽内存（HBM）的介绍

高带宽内存，英文全称：High Bandwidth Memory，简称：HBM，是一种基于3D堆栈工艺的高性能DRAM。具有高性能、高带宽、高容量、低功耗、高可靠性的图形处理器内存，是当前GPU存储单元的理想解决方案，并被广泛应用于高性能计算、人工智能和图形处理等领域。

HBM通过在垂直方向上堆叠多个DRAM芯片来实现高速、高带宽的内存访问。然后再用硅通孔（TSV）和微凸块等先进封装技术，将多个DRAM芯片紧密堆叠在一起，形成大容量、高带宽的DDR组合阵列。类似于堆积木。

相较于传统的GDDR内存，在显存位宽、时钟频率和显存带宽上，HBM均有大幅提升。例如，HBM显存的位宽为1024-bit，是GDDR5显存的32-bit的4倍。

HBM的容量也比传统GDDR内存大得多，可以达到数百GB或数千GB的级别，满足高性能计算、图形处理和数据中心等领域对内存带宽和容量的需求。

HBM采用了新的制造工艺和结构设计，使其能够实现更低的功耗，这不仅可以延长电池寿命，还可以提高设备的稳定性和可靠性。

HBM采用了多层堆叠技术，将多个芯片堆叠在一起，从而减少故障率和提高可靠性。此外，HBM还采用了先进的散热技术，可以有效地降低温度，保护芯片免受过热的影响。

二、为什么HBM很重要

自HBM首次宣布以来的十年里，已有2.5代标准进入市场。在此期间，创建、捕获、复制和消耗的数据量从2010年的2 ZB增加到2020年的64.2 ZB，据Statista预测，这一数字将在2025年增长近三倍，达到181 ZB。

Synopsys的高级产品营销经理Anika Malhotra表示：“2016年，HBM2将信令速率提高了一倍，达到2 Gbps，带宽达到256 GB/s。两年后，HBM2E出现了，实现了3.6 Gbps和460 GB/s的数据速率。性能需求在增加，高级工作负载对带宽的需求也在增加，因为更高的内存带宽是实现计算性能的关键因素。”

“除此之外，为了更快地处理所有这些数据，芯片设计也变得越来越复杂，通常需要专门的加速器、片内或封装内存储器及接口。HBM被视为将异构分布式处理推到一个完全不同水平的一种方式。”

“最初，高带宽内存只是被图形公司视为进化方向上的一步；但是后来网络和数据中心意识到HBM可以为内存结构带来更多的带宽。所有推动数据中心采用HBM的动力在于更低延迟、更快访问和更低功耗。”Malhotra说。“通常情况下，CPU为内存容量进行优化，而加速器和GPU为内存带宽进行优化。但是随着模型尺寸的指数增长，系统对容量和带宽的需求同时在增长（即不会因为增加容量后，对带宽需求降低）。我们看到更多的内存分层，包括支持对软件可见的HBM + DDR，以及使用HBM作为DDR的软件透明缓存。除了CPU和GPU， HBM也很受数据中心FPGA的欢迎。”

HBM最初的目的是替代GDDR等其他内存，由一些领先的半导体公司（特别是英伟达和AMD）推动。这些公司仍然在JEDEC工作组中大力推动其发展，英伟达是该工作组的主席，AMD是主要贡献者之一。

Synopsys产品营销经理Brett Murdock表示：“GPU目前有两种选择。一种是继续使用GDDR，这种在SoC周围会有大量的外设；另一种是使用HBM，可以让用户获得更多的带宽和更少的物理接口，但是整体成本相对更高。还有一点需要强调的是物理接口越少，功耗越低。所以使用GDDR非常耗电，而HBM非常节能。所以说到底，客户真正想问的是花钱的首要任务是什么？对于HBM3，已经开始让答案朝‘可能应该把钱花在HBM上’倾斜。”

尽管在最初推出时，HBM 2/2e仅面向AMD和Nvidia这两家公司，但现在它已经拥有了庞大的用户基础。当HBM3最终被JEDEC批准时，这种增长有望大幅扩大。

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