近日,三星电子存储器产品规划部门副总裁Jangseok Choi(崔璋石)提出了“CUBE”策略,旨在推动3D架构发展,打造下一代3D存储器与存储解决方案(包含zHBM及zNAND-O),解决AI数据中心及端侧AI(on-device AI)不同环境下的瓶颈,大幅提升性能。
“CUBE”策略主要聚焦Capacity(容量)、Utilization(利用率)、Bandwidth(带宽)、Efficiency(效率)四大关键维度。
- Capacity是通过垂直扩展,在不增加印刷电路板面积的情况下提升容量;
- Utilization是指3D不是单纯的堆叠,而是架构的优化,通过优化逻辑芯片与存储器的配置,降低延迟;
- Bandwidth则指缩短芯片之间的距离,以垂直的高速通道取代水平传输,大幅提升带宽;
- Efficiency则聚焦在功耗与散热技术,将单一位元数据传输所需的能耗降到最低,最大化每瓦性能(Performance per Watt)。
Choi Jang-seok表示,三星已出货业界首款12层HBM4E样品,当每个GPU配置4个HBM4E堆叠时,系统可提供高达16TB/s的带宽。相较于HBM4,HBM4E每瓦性能提升20%,热阻降低10%;至于下一代HBM5,三星则已着手开发。与HBM4E相比,HBM5的目标是性能提升2倍,每瓦性能提升20%,热阻降低20%。
目前传统HBM采用2.5D架构,将存储器与处理器并排放置,为了缩短两者之间数据传输的距离,三星以全新架构开发出zHBM,将存储器直接堆叠在处理器之上,通过大幅缩短数据传输的距离,实现性能与能源效率的跃进。三星表示,zHBM有望于2028年左右实现商业化。与HBM4E相比,zHBM目标是将性能最高提升8倍、每瓦性能提升3倍,热阻降低75%~90%。
至于三星最新一代V10技术,专为满足AI时代高容量、高性能和低功耗的需求而生,采用全新的键合(Bonding)技术,位元密度(bit density)比前一代大幅提高58%,I/O速度提升33%,功耗下降25%-26%。
Jangseok Choi指出,三星进一步提出3D存储解决方案zNAND-O,结合V10 BV-NAND以及硅通孔(TSV)技术。zNAND-O采用3D封装技术,通过TSV垂直堆叠多个V-NAND芯片。zNAND-O与神经网络处理器(NPU)通过UCIe标准接口,整合在单一封装之中,可满足严苛的AI工作负载所需要的扩展性与带宽。三星宣布,计划2028年开始推出zNAND-O样品。
除了上述产品外,在技术层面,三星则采用晶圆对晶圆键合(Wafer-on-Wafer Bonding)技术以突破间距的限制,并利用混合铜键合(Hybrid Copper Bonding,HCB)技术来降低热阻。
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