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美光旨在通過其最新一代高帶寬內存 (HBM3) 技術實現高帶寬、效率和速度之間的平衡。
美光科技最近宣布“業界首款”HBM3 Gen2內存芯片已進入樣品階段。隨著生成式人工智能模型變得越來越普遍，設計人員必須克服人工智能內存在效率、成本和性能瓶頸。與傳統內存解決方案相比，第二代 HBM3 具有獨特的優勢，因此可以解決其中一些痛點。
美光的 HBM3 Gen2 內存芯片可以提高密度和帶寬，同時降低功耗并提高計算模塊的效率。 圖片由美光科技提供
最新的 HBM3 內存基于美光的 1β（1-beta）DRAM 工藝節點構建，最多允許 24 Gb 內存芯片堆疊成 8 或 12層3D 堆棧。 不僅提高了純存儲密度，還提高了帶寬和功耗性能。 本文深入探討了這些優勢以及美光科技最新的內存產品，讓讀者了解 HBM3 標準如何實現新的、強大的內存進步。
HBM3 標準因對快速、高效內存的需求而興起
自推出以來，馮·諾依曼架構就一直是芯片設計師的掣肘。對于需要大量內存的人工智能模型尤其如此，內存墻一直是整個系統的瓶頸。
為了應對這一限制，HBM 使用 3D 集成來進一步耦合計算和內存芯片，并提供更高的整體帶寬和功效。 HBM3 Gen1 是 JEDEC 最新批準的標準，以 HBM2 和 HBM2E 標準為基礎，支持未來堆疊內存芯片的更高帶寬和能效。
HBM3 內存使用垂直堆疊芯片來提高內存密度和帶寬性能。 圖片由 Synopsys 提供
盡管內存標準主要關注速度和帶寬，但功耗才是大型部署效率低下的主要原因。 因此，HBM3標準不僅將帶寬從3.6 Gbps增加到6.4 Gbps，將最大容量從16 GB增加到64 GB，而且大大降低了存儲設備的核心電壓和功耗。
美光 HBM3 Gen2：提高每瓦性能
盡管 JEDEC 尚未發布 HBM3 Gen2 標準，但美光等公司正在開發下一代 HBM 設備，以滿足新興應用的內存需求。 美光 HBM3 Gen2 芯片以其 HBM2E 產品組合為基礎，出色的性能使其成為帶寬密集型應用的有吸引力的解決方案。
HBM3 內存允許將內存芯片放置在非常靠近計算模塊的位置，從而降低處理器和內存之間的延遲，并提高內存密集型應用程序的性能。 圖片由 Synopsys 提供
就純帶寬而言，HBM3 Gen2 芯片支持超過 1.2 TB/s 的內存帶寬，可與 AI 計算核心結合使用，并且12層堆疊比8層容量密度增加50%。 HBM3 Gen2 提高了性能并降低了功耗，每瓦性能提高了 2.5 倍，從而降低了系統的總運營成本。
美光將于 2024 年第一季度開始發售其 36 GB 12層堆疊HBM3。這種使用先進封裝和集成技術的更高帶寬內存的趨勢預示著復雜 AI 模型的未來。
更多維度的內存
雖然并非所有設計人員都會直接使用堆疊內存芯片，但所有領域的工程師都會感受到 HPC 和 AI 應用內存帶寬改進的效果。通過提高內存速度和能效，AI 模型和 HPC 集群可以以更低的總成本提供更多優勢。
隨著官方 HBM3 標準的發展，像美光這樣的芯片制造商可能會對該標準的局限性做出迅速反應。 例如，堆疊層數上限可能會限制3D 內存芯片的整體容量和帶寬。
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