HBM2的简介以及未来发展 三星押宝HBM2的优点解析
近日，三星电子宣布，已经开始量产其当前市场上数据传输速度最快的第二代8gb高带宽显存-2（hbm2）——aquabolt，这也是业内首款可提供每引脚2.4gbps数据传输速度的hbm2。
事实上，hbm2这两年的发展不可为不迅猛。去年，amd就宣布其旗下的vega显卡使用hbm 2显存，并最终凭借这几款产品实现了大翻身。
那么三星押宝，amd力推的hbm2显存到底是什么呢？
hbm到底是什么？
高带宽内存(hbm)是运用在3d堆栈dram的高效能内存界面，通常与高效能图形加速器或网络装置结合使用，在2013年由jedec采用成为业界标准，而第二代hbm2也于2016年1月由jedec采用。
hbm2是使用在soc设计上的下一代内存协定，可达到2gb/s单一针脚带宽、最高1024支针脚(pin)，总带宽256gb/s (giga byte per second)。1024针脚的hbm2 phy使用硅穿孔(through-silicon via)与8-hi (8层)ddr芯片堆栈(chip stack)做链接，这样的设计需要采用台积电的先进2.5d封装技术cowos。cowos使用次微米等级硅晶接口(中介层)，将多个芯片整合到单一封装内，能够进一步提高效能、降低功耗，达到更小尺寸。
相对于传统的gddr5显存来说，hbm无疑是更加先进的，甚至可以说是未来高速存储的发展风向标！原因也很简单gddr5经过这么多年的发展已然来到了一个瓶颈的位置，光靠频率提升来提供更大的显存位宽已经没有太大的空间，而这势必会反过来影响到gpu的性能发挥。
这张图除了规格对比之外，还能很清楚的看到hbm的实际结构，尤其是四层dram叠在最底的底层die之上，虽然amd一直也没有给出hbm本体的具体制作过程（绝对的商业机密），但是不难想象4层绝不是hbm未来发展的极限，而随着层数的增加位宽势必还会迎来进一步的增加。
相反的，hbm通过打造高位宽低频率的显存，使得在提供比较大的显存位宽的基础上不需要那么高的频率，同样的4gb容量下hbm能提供的显存位宽为4096bit，比gddr5的512bit高出8倍，这也是为什么hbm即便只有1ghz的等效频率也能最终实现大于gddr5的显存带宽！而且这一个优势还会随着hbm显存后期频率方面的进一步提升而进一步加大。
除了性能潜力之外，实际工作频率还关系到另外一个非常重要的问题——较高频率带来的更大幅度的功耗提升，这也是gddr5目前的最大瓶颈。而低工作频率使得hbm的每瓦下了率足足高出3倍，相信在hbm显存的位宽随着叠层数量的进一步增加还会有所增加，那时低频率的优势还会进一步加大！
如果硬要说hbm显存技术中最重要的是什么，那绝对要算最基础的堆叠设计了，简单点说就是将传统的2d电路设计转变为立体的3d电路设计，充分利用所有的内部空间之余还能大幅减小基板的面积，从而也推进了soc以及小型化的发展，可以说这绝对半导体行业发展的必然趋势。
三星的优势是什么？
但是众所周知，三星并不是第一个宣布推出hbm的厂商。
从amd fiji核心首次使用hbm显存已来，hbm已经成为下一代高端显卡的显存标准，hbm 2也正式被列为jedec标准。
在推动hbm发展这一点上，除了劳苦功高的amd之外，sk hynix也功不可没，但是悲剧的是sk hynix在hbm 2显存上被三星截胡，amd polaris、nvidia pascal高端显卡都会使用三星的4gb hbm2显存。
为什么能够后来居上，三星有什么优势呢？
据三星官方介绍，新推出的aquabolt提供了最高级别的dram性能，具有1.2v的2.4gbps引脚速度，相比于第一代8gb hbm2封装，每个封装的性能提升近50%。第一代8gb hbm2引脚速度分别为1.6gbps（1.2v）和2.0gbps（1.35v）。
经过改进，单个三星8gb hbm2封装将提供每秒307gbps的数据带宽，比提供32gbps数据带宽的8gb gddr5芯片的数据传输速度快9.6倍。系统中的四个新hbm2封装将实现每秒1.2tbps的带宽，与使用1.6gbps hbm2的系统相比，这将使总体系统性能提高多达50%。
据悉，在aquabolt中三星采用了与tsv设计和热控制有关的新技术。一个8gb hbm2封装由8个8gb hbm2芯片组成，每个芯片使用5000多个硅穿孔进行垂直互连。虽然使用如此多的tsv可能会导致并行时钟偏移，但三星成功地将偏移降至最低，显著增强了芯片性能。
此外，三星还增加了hbm2芯片之间的热凸点数量，这使得每个封装的热控制能力更强。而且，新的hbm2在底部还有一个附加的保护层，增加了封装的整体物理强度。
不过三星指出，因为hbm需要整合到具备硅中介层(silicon interposers)的asic中，这种设计需要具备专长技术。
hbm2的未来
从目前的发展情况来看，hbm技术已经发展到了第二代，除了amd之外，英伟达和英特尔都已经推出了相关的产品与应用。
去年年底，intel就发布了全球首款集成hbm2显存的fpga(现场可编程阵列)芯片“strtix 10 mx”，可提供高达512gb/s的带宽，相比于独立ddr2显存提升了足足10倍。
同时，三星也表示，其8gb容量的hbm2是专为下一代超级计算机、人工智能(ai)与绘图系统所设计，号称能提供最高等级的dram性能水平。
现在也可以看到hbm被应用在某些超级计算机，未来在某个时间点也有机会进驻标准服务器，但是现在很难说什么应用能让hbm达到足以让成本下降的高需求量。
但是，这种技术需要克服的挑战在于，当生产量增加、价格就会降低，但因为一开始的高价格很难让生产量变大，这也是为什么hbm2仍主要只出现在高端显卡上的原因。
也是今后hbm2想要应用到人工智能，高性能计算等新兴领域的最大难点！
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为什么现在不买5G手机的五个原因
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采用海思Hi3512处理器和GPS数据无损压缩技术实现车载移动终端设计
事实上，hbm2这两年的发展不可为不迅猛。去年，amd就宣布其旗下的vega显卡使用hbm 2显存，并最终凭借这几款产品实现了大翻身。
那么三星押宝，amd力推的hbm2显存到底是什么呢？
hbm到底是什么？
高带宽内存(hbm)是运用在3d堆栈dram的高效能内存界面，通常与高效能图形加速器或网络装置结合使用，在2013年由jedec采用成为业界标准，而第二代hbm2也于2016年1月由jedec采用。
hbm2是使用在soc设计上的下一代内存协定，可达到2gb/s单一针脚带宽、最高1024支针脚(pin)，总带宽256gb/s (giga byte per second)。1024针脚的hbm2 phy使用硅穿孔(through-silicon via)与8-hi (8层)ddr芯片堆栈(chip stack)做链接，这样的设计需要采用台积电的先进2.5d封装技术cowos。cowos使用次微米等级硅晶接口(中介层)，将多个芯片整合到单一封装内，能够进一步提高效能、降低功耗，达到更小尺寸。
相对于传统的gddr5显存来说，hbm无疑是更加先进的，甚至可以说是未来高速存储的发展风向标！原因也很简单gddr5经过这么多年的发展已然来到了一个瓶颈的位置，光靠频率提升来提供更大的显存位宽已经没有太大的空间，而这势必会反过来影响到gpu的性能发挥。
这张图除了规格对比之外，还能很清楚的看到hbm的实际结构，尤其是四层dram叠在最底的底层die之上，虽然amd一直也没有给出hbm本体的具体制作过程（绝对的商业机密），但是不难想象4层绝不是hbm未来发展的极限，而随着层数的增加位宽势必还会迎来进一步的增加。
相反的，hbm通过打造高位宽低频率的显存，使得在提供比较大的显存位宽的基础上不需要那么高的频率，同样的4gb容量下hbm能提供的显存位宽为4096bit，比gddr5的512bit高出8倍，这也是为什么hbm即便只有1ghz的等效频率也能最终实现大于gddr5的显存带宽！而且这一个优势还会随着hbm显存后期频率方面的进一步提升而进一步加大。
除了性能潜力之外，实际工作频率还关系到另外一个非常重要的问题——较高频率带来的更大幅度的功耗提升，这也是gddr5目前的最大瓶颈。而低工作频率使得hbm的每瓦下了率足足高出3倍，相信在hbm显存的位宽随着叠层数量的进一步增加还会有所增加，那时低频率的优势还会进一步加大！
如果硬要说hbm显存技术中最重要的是什么，那绝对要算最基础的堆叠设计了，简单点说就是将传统的2d电路设计转变为立体的3d电路设计，充分利用所有的内部空间之余还能大幅减小基板的面积，从而也推进了soc以及小型化的发展，可以说这绝对半导体行业发展的必然趋势。
三星的优势是什么？
但是众所周知，三星并不是第一个宣布推出hbm的厂商。
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但是，这种技术需要克服的挑战在于，当生产量增加、价格就会降低，但因为一开始的高价格很难让生产量变大，这也是为什么hbm2仍主要只出现在高端显卡上的原因。
也是今后hbm2想要应用到人工智能，高性能计算等新兴领域的最大难点！
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