AMD新专利:HB-DIMM架构实现内存带宽翻倍

半导体产业纵横 2025-09-28 17:46

AMD新专利:HB-DIMM架构实现内存带宽翻倍图2
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一种新的DDR5技术,可以将速度翻倍到12.8Gbps。

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以硬件为中心的升级总是有局限性的,因为它们会带来升级架构或改进逻辑/半导体利用率的开销。然而,随着 AMD 新专利,该公司通过一种相对更简单的技术有效地将 DDR5 内存带宽输出提高了一倍,该公司将其称为高带宽 DIMM”HB-DIMM)。该专利不仅仅关注 DRAM 工艺升级,而是集成了 RCD(寄存器/时钟驱动器)和数据缓冲芯片以提高内存带宽,因此以 DIMM 为中心。

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该专利显示,HB-DIMM 技术并不专注于 DRAM 的改进;通过简单的重新定时和多路复用,内存带宽从每引脚 6.4 Gb/s 增加到每引脚 12.8 Gb/s,有效地将输出翻倍。通过 RCDAMD 本质上利用板载数据缓冲区将两个正常速度的 DRAM 流组合成一个更快的处理器流,这使得带宽在分配给主机系统时翻倍。

该应用程序主要用于 AI 和其他带宽受限的工作负载,但该专利还提到了另一个有关 APU/iGPU 的有趣实现。这涉及使用两种不同的内存插头:标准 DDR5 PHY 和添加的 HB-DIMM PHY。较大的内存池将来自 DDR5,而较小的内存池将旨在通过上述 HB-DIMM 方法更快地移动数据。

 

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对于 APU,这种方法最适合设备上的 AI,在系统处理大量数据流式传输的 AI 任务时,首选是更快的响应。由于边缘 AI 在传统系统中变得越来越重要,这种方法将使 AMD 受益匪浅。这种方法的唯一缺点可能是促进高内存带宽所需的功率要求增加,这也需要有效的冷却机制。

AMD 是半导体领域的领先公司之一,对于那些不知道的人来说,Team Red 通过与 SK 海力士合作设计了 HBM,这表明他们是该领域的专家。HB-DIMM 方法看起来确实很有前途,因为它有效地将内存带宽提高了一倍,而无需依赖先进的 DRAM 芯片。

AI应用浪潮之下,高性能存储器需求持续攀升,以HBM为代表的DRAM风生水起。同时,为进一步满足市场需求,存储厂商也在酝酿新一轮DRAM技术革命

不止是美光,三星也在前不久表示下一代DRAM技术进展良好,除了1b DRAM正在顺利量产之外,4F Square DRAM技术也在顺利开发,计划在2025年开发出4F Square DRAM的初始样品。

SK海力士在IEEE VLSI symposium 2025上提出了未来30年的全新DRAM技术路线图以及可持续创新的方向。SK海力士首席技术官Cha Seon Yong表示,通过现有的技术平台进行微缩,性能和容量的提升越来越困难。 为了克服这些限制,SK海力士将把4F² VG(垂直栅极)平台和3D DRAM技术应用于10纳米及以下工艺,并在结构、材料和组件方面进行创新。

日前,Yole Intelligence联合IntelMicron共同发布内存与计算技术发展态势,核心揭示了内存性能提升速度已无法匹配计算需求的爆炸式增长,呈现了以下关键矛盾与趋势:

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1.计算需求加速 vs 内存带宽滞后

左侧图表显示计算芯片的核心数量(of cores)和带宽需求(GB/s)持续上升(如核心数从个位数增至上百,带宽从200GB/s升至800GB/s),反映AI、高性能计算等场景对算力的渴求。

中间图表却表明每个核心的带宽实际在下降(如早期单核带宽较高,随着核心数增加,分摊到单核的带宽减少),形成“算力越强,内存越挤”的瓶颈。

2.DRAM密度扩展放缓

右侧图表通过三个阶段展示DRAM裸片密度的历史演变:1990-2005年(Phase 1:密度每3年翻倍(1Mb → 2Gb)。

2005-2015年(Phase 2:工艺进步推动每2年翻倍(2Gb 16Gb)。

2015年后(Phase 3:技术逼近物理极限,密度仅每4年翻倍(16Gb 32Gb需更长时间)。

3.技术失衡的后果

“内存墙”问题加剧:计算性能的提升因内存带宽不足而受限,尤其在多核/众核场景下,单核带宽下降导致效率降低。

新兴需求雪上加霜:AI训练、自动驾驶等应用依赖海量实时数据,但DRAM密度和带宽的缓慢改进难以满足需求。

4.行业隐含方向

短期方案:通过HBM(高带宽存储器)、CXL协议等提升内存子系统效率。

长期突破:需依赖存算一体(In-Memory Computing)、新型存储介质(如3D XPoint)或架构革命(Chiplet异构集成)。

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