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连年来，因为AI芯片的火热，HBM四肢当中一个中枢组件，在连年来的温煦热度水长船高。对于HBM时间的细节，不错参考半导体行业不雅察之前的著述《存储巨头竞逐HBM》。在本文中，咱们将回来HBM的崛起故事，匡助人人了解这个高带宽内存的前世今生。

以下为著述正文：

2015年6月17日，AMD中国在北京望京召诞生布会。

这场发布会上，媒体的眼神全麇集在某款重磅居品之上，它即是全新的Radeon R9 Fury X显卡，其经受代号为Fiji XT（斐济群岛）的28nm制程GPU中枢，经受4GB HBM堆叠显存，领有64个诡计单位（CU）、4096个GCN架构流处理器（SP)，中枢频率为1050MHz，单精度浮点性能达到了8.6TFlops，而HBM显存领有4096 bit带宽，等效频率1Ghz，显存总带宽达到了512GB/S，除了显存容量外，各项建树无愧于旗舰之名。

虽说这是HBM显存初度亮相，但AMD早已融合SK海力士等厂商潜心研发多年，而Fury X四肢首款搭载HBM的显卡，天然会被AMD委用厚望。

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时任AMD CEO的苏姿丰暗意，HBM经受堆叠式瞎想杀青有储速率的晋升，大幅更正了GPU逻辑结构瞎想，DRAM颗粒由“平房瞎想”改为“楼房瞎想”，是以HBM显存大要带来远远超越刻下GDDR5所大要提供的带宽上限，其将率先应用于高端PC商场，和英伟达（NVIDIA）张开新一轮的竞争。

针对R9 Fury X仅有4GB显存，而R9 290X新版块却配备了8GB GDDR5显存这一问题，AMD职业群CTO Joe Macri还非凡复兴暗意，显存容量其实并不是问题，GDDR5不错作念到很大，但也有着很严重的销耗，其实有许多空间齐未获取充分利用，AMD改日会深化商量如何更高效果地利用这4GB HBM显存。

八年多时刻往常了，AMD官网上挂着的RX 7000系列全部经受GDDR6显存，当初辛贫困苦和海力士合营多年才得来的HBM显存早已不见脚迹，唯灵验于AI诡计的加快卡还残留着当初的意气风发。

而也曾的敌手英伟达，用A100和H100两块显卡，稳固拿下了万亿好意思元的市值，坐稳了AI期间的宝座，而它们用的显存，恰是AMD当初力推的HBM。

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时刻再倒回2015年，AMD职业群CTO Joe Macri在纽约分析师大会上，接受了媒体的专访，针对初度落地应用的HBM作念了一系列回答。

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Macri暗意，AMD自2009年开动，就还是入辖下手HBM的研发职责，在长达7年的时刻里，AMD与SK海力士在内的宽敞业界伙伴通盘完成了HBM的最终落地。

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他源头谈到了HBM显存的必要性，2015年主流的显存规格是GDDR5，流程多年的使用和发展还是参预了瓶颈期，紧要需要新的替代时间，浅薄来讲，即是GPU的功耗不可能无去世地增长下去，越来越大的高规格显存正在挤压GPU中枢的功耗空间，以前一张卡就200W功耗，显存分到30W，而之后的大容量显存却水长船高，60W、70W、80W……再加上中枢的晋升，一张显卡时常有五六百瓦的功耗，也难怪被称之为核弹卡。

Macri认为，显存靠近的关节问题即是显存带宽，它却决于显存的位宽和频率，位宽齐是GPU决定的，太高了会严重增大GPU芯单方面积和功耗，是以高端显卡一直停留在384/512位。同期，GDDR5的频率还是超越7GHz，晋升空间不大了。另外，GDDR5(包括以前的显存)齐靠近着“占大地积”的问题。一大堆显存颗粒围绕在GPU芯片周围，这还是是固定模式，GDDR5再怎样缩小也无法更正，而且还是不可能再不绝大幅度缩小了。

即使在今天来看，AMD这番对于显卡功耗的话也挑不出什么瑕疵，GDDR5的频率如实到了上限，而功耗问题也一直困扰着厂商和消耗者，英伟达最新的RTX 40系显卡为了缩减功耗和资本，就对显存位宽开了刀，功耗倒是小了，可是跑高分辨率游戏又变得不利索了。

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事实上，行业内大部分东说念主齐认为GDDR还是不成了到头了，但照旧合手着鼻子不绝用，因为人人的共鸣是，锻真金不怕火且落伍的时间总比先进但不可靠的时间好，唯有AMD透澈更正了念念路，毕竟这家公司从降生起，就不短缺更正的勇气。

平时作为，临近考核搞层层加码、玩命突击；平时高喊“绿色发展”口号，实际工作中一再追逐短期效益，暴露出地方新发展理念认识偏差，绿色低碳转型谋划积极。

勇气是有了，不外AMD大要在显存上考订，照旧极猛进程上受到了大洋此岸日本的启发。

1999年，日本超顶端电子时间诞欲望构（ASET）开动资助经受TSV时间诞生的3D IC芯片，该模样名为“高密度电子系统集成时间研发”；2004年，尔必达开动研发TSV时间，同期接受了来自日本政府的新动力与产业时间诞生组织(NEDO)的资助；2006年，尔必达与NEC、OKI共同诞生出经受TSV时间的堆栈8颗128Mb的DRAM架构……

什么是TSV呢？TSV全称为Through Silicon Via，是一种新式三维堆叠封装时间，主若是将多颗芯片(或者晶圆)垂直堆叠在通盘，然后在里面打孔、导通并填充金属，杀青多层芯片之间的电荟萃。比拟于传统的引线荟萃多芯片封装格式，TSV大要大大减少半导体瞎想中的引线使用量，镌汰工艺复杂度，从而晋升速率、镌汰功耗、缩小体积。

这项时间不光能诈欺于DRAM边界，在NAND和CIS上也有盛大的远景，其最早即是在闪存上得以推行：东芝在2007 年 4 月推出了具有 8 个堆叠芯片的 NAND 闪存芯片，随后海力士又在 2007 年 9 月推出了具有 24 个堆叠芯片的 NAND 闪存芯片。

2009年，尔必达告示已收效诞生业内第一款TSV DRAM芯片，其使用8颗1GB DDR3 SDRAM堆叠封装而来，并在2011年6月开动委用样品，TSV时间崇拜走上内存这个大舞台。

紧随其后的是韩国与好意思国厂商，2011年3月，SK海力士告示经受TSV时间的16GB DDR3内存（40nm级）研发收效， 9月，三星电子推出基于TSV时间的3D堆叠32GB DDR3（30nm级），10月，三星电子和好意思光科技融合告示推出基于 TSV 时间的羼杂内存立方(HMC) 时间。

AMD在收购ATI后，就还是打起了显存的主意，但想要重新研发全新的显存圭臬，光靠我方的GPU部门闭门觅句明白是不够的，于是AMD拉来了几个至关紧要的合营伙伴：有3D 堆叠内存履历的韩厂海力士，作念硅中介层的联电，以及负责封装测试的日蟾光和Amkor。

HBM应时而生，前边提到了GDDR堕入到了内存带宽和功耗限度的瓶颈，而HBM的念念路，即是用TSV时间打造立体堆栈式的显存颗粒，让“平房”进化为“楼房”，同期通过硅中介层，让显存荟萃至GPU中枢，并封装在通盘，完成显存位宽和传输速率的晋升，可谓是一举两得。

2013年，流程多年研发后，AMD和SK海力士终于推出了HBM这项全新时间，还被定为了JESD235行业圭臬，HBM1的职责频率约为1600 Mbps，漏极电源电压为1.2V，芯片密度为2Gb（4-hi），其带宽为4096bit，远超GDDR5的512bit。

除了带宽外，HBM对DRAM能耗的影响相通紧要，同期期的 R9 290X在DRAM上破耗了其250W额定功耗的15-20%，即轻便38-50W的功耗，算下来GDDR5每瓦功耗的带宽为10.66GB/秒，而HBM每瓦带宽超越35GB/秒，每瓦能效提高了3倍。

此外，由于GPU中枢和显存封装在了通盘，还能一定进程上减弱散热的压力，原来是一大片的散热区域，浓缩至一小块，散热仅需针对这部分区域，原来动辄三电扇的瞎想，不错精简为双电扇以致是单电扇，变相缩小了显卡的体积。

归正平允多得数不明晰，无论是AMD和SK海力士，照旧媒体和宽敞玩家，齐认定了这才是改日的显存，英伟达主导的GDDR已流程时了，要被扫进历史的垃圾堆了。

坏处嘛，前文中提到的旗舰显卡仅复旧4GB显存算一个，毕竟高带宽是用来跑高分辨率的，末端显存大小缩水奏凯让HBM失去了实质应用真理。

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而价钱更是压倒AMD的终末一根稻草：HBM1的资本已不可考，但8GB HBM2的资本约150好意思元，硅中介层资本约25好意思元，估计175好意思元，同期期的8GB GDDR5仅需52好意思元，在莫得沟通封测的情况下，HBM资本还是是GDDR的三倍傍边，一张RX Vega 56零卖价才400好意思元，一半的资本齐花在了显存之上，GPU部门本来是要补贴CPU部门的，末端面前情况却要反过来，谁又能担戴得起呢？

因而AMD火速取消了后续显卡的HBM显存搭载规划，老老诚笃随着英伟达的活动走了，在RX 5000系列上奏凯改用了GDDR6显存，HBM在AMD的游戏显卡上二世而一火。

反不雅英伟达，却是以逸击劳，2016年4月，英伟达发布了Tesla P100显卡，内置16GB HBM2显存，带宽可达720GB/s，具备21 Teraflops的峰值东说念主工智能运算性能。

英伟达在HBM上并未像AMD一样深耕多年，怎样一会儿反手即是一张搭载了HBM2的显卡，对AMD发起了反攻的军号呢？

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背后的原因其实还颇有些复杂，Tesla P100显卡所用的HBM2显存，并非来自于AMD的合营伙伴SK海力士，而是近邻的三星电子，相通是韩厂的它，在基于TSV时间的3D堆叠内存方面的诞生并不逊色于海力士若干，在奋发图强的情况下，很快就缩小了差距，而英伟达正有诞生HBM相关显卡之意，二者一拍即合。

至于AMD与联电、日蟾光、Amkor等好扼制易处分的硅中介层与2.5D封测，英伟达则是找到了业界的另一个大佬——台积电，看上了它旗下的先进封装时间CoWoS（Chip-on-Wafer-on-Substrate），其早在2011年就推出了这项时间，并在2012年源头应用于Xilinx的FPGA上，二者相通是一拍即合。

此后的故事无需赘言，英伟达从P100到V100，从A100再到H100，连气儿数张高算力的显卡简直成为了AI历练中的必备利器，出货量节节攀升，以致超越了传统的游戏显卡业务，而HBM也在其中大放光彩，成为了嵌入着的最细心的一颗对持。

起了个大早，赶了个晚集，是对AMD在HBM上的最佳详尽，既莫得凭借HBM在游戏显卡商场中反杀英伟达，反而被英伟达利用HBM平稳了AI诡计边界的地位，白白被别东说念主摘了熟透甜好意思的桃子。

三家老实存

在AMD和英伟达这两家GPU厂商争锋相对之际，三家最初的内存厂商也没闲着，开动了在HBM商场的你追我赶的历程。

2013年，SK海力士告示收效研发HBM1，界说了这一显存圭臬，但它和AMD一样，好扼制易得来的上风却没保持得太久.

2016年1月，三星告示开动量产4GB HBM2 DRAM，并在归并年内分娩8GB HBM2 DRAM，自后者居上，完成了对本国同业的赶超，与HBM1比拟，显存带宽杀青了翻倍。

2017年下半年，SK海力士的HBM2缓不应急，终于告示量产；2018年1月，三星告示开动量产第二代8GB HBM2“Aquabolt”。

2018年末，JEDEC推出HBM2E法度，以复旧加多的带宽和容量。当传输速率上涨到每管脚3.6Gbps时，HBM2E不错杀青每堆栈461GB/s的内存带宽。此外，HBM2E复旧最多12个DRAM的堆栈，内存容量高达每堆栈24GB。与HBM2比拟，HBM2E具偶而间更先进、应用范围更无为、速率更快、容量更大等特质。

2019年8月，SK海力士告示收效研发出新一代“HBM2E”；2020年2月，三星也崇拜告示推出其16GB HBM2E居品“Flashbolt”，于2020年上半年开动量产。

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2022年1月，JEDEC组织崇拜发布了新一代高带宽内存HBM3的圭臬法度，不绝在存储密度、带宽、通说念、可靠性、能效等各个层面进行扩张升级，其传输数据率在HBM2基础上再次翻番，每个引脚的传输率为6.4Gbps，配合1024-bit位宽，单颗最高带宽可达819GB/s。

而SK海力士早在2021年10月就发布了全球首款HBM3，并于2022年6月崇拜量产，供货英伟达，打败了三星，再度于HBM上拿到了时间和商场上风。

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三星天然也不甘寂静，在它发布的道路图中，2022年HBM3时间还是量产，2023年下半年开动大限制分娩，瞻望2024年杀青接口速率高达7.2Gbps的下一代HBM时间——HBM3p，将数据传输率进一步晋升10%，从而将堆叠的总带宽晋升到5TB/s以上。

讲到这里，人人未免会心生疑问，齐说了是三家老实存，这三星和海力士加一块就两家啊，还齐是韩国的，另外一家跑哪去了呢？

身在好意思国的好意思光天然莫得冷漠显存商场，四肢尔必达的收购者，它对于3D堆叠的TSV时间怎样也不会生疏，以致在HBM发布之前，还有不少TSV时间方面的上风。

可是好意思光却没随着AMD或英伟达去饱读捣HBM时间，而是回头选择了英特尔，搞出了HMC（羼杂内存）时间，固然也使用了TSV，但它有我方的限度器芯片，而况绝对封装在PCB基板之上，和HBM天壤悬隔，也绝对不兼容。

2011年9月，好意思光崇拜告示了第一代HMC，并在2013年9月量产了第二代HMC，但反应者却稀稀拉拉，第一个经受 HMC 内存的处理器是富士通的SPARC64 XIfx，其搭载于2015 年推出的富士通PRIMEHPC FX100 超算，尔后就鲜见于各种居品中。

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随着2018年8月，好意思光告示崇拜废弃HMC后，才急急忙忙转向GDDR6和HBM居品的研发，亏得3D堆叠时间的基础底细还在何处，不至于说绝对落伍于两个韩厂。2020年，好意思光崇拜暗意将开动提供HBM2居品，用于高性能显卡，工作器处理器等居品，其在财报中瞻望，将在2024年第一季度量产HBM3居品，最终赶上头前最初的竞争敌手。

AI大潮仍然席卷全球，而英伟达H100和A100显卡依旧火热，HBM四肢内存商场的新蛋糕，却是最鲜好意思的一块。芯片行业参议公司 SemiAnalysis 暗意，HBM 的价钱轻便是圭臬 DRAM 芯片的五倍，为制造商带来了更大的总利润。面前，HBM 占全球内存收入的比例不到 5%，但 SemiAnalysis 模样瞻望到 2026 年将占到总收入的 20% 以上。

这块鲜好意思的蛋糕大部分留给了先驱，集邦参议探听裸露，2022年三大原厂HBM市占率离别为SK海力士50%、三星约40%、好意思光约10%，十成里面占一成，好意思光自认为居品不逊于韩厂，但商场却从不会为某个自豪时间最初的厂商廓达大度。

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当初尔必达的坂本幸雄认为日本半导体输东说念主不输阵，时任好意思光CEO莫罗特亚在接受采访时也暗意，AI 边界不光有 HBM，还包含高密度 DDR5、好意思光定制LP DRAM以及一部分图形内存，详尽来说，即是输了HBM但还没在AI上认输。

倘若让这俩CEO总结失败的履历，只怕只可发出一句“时也，命也，运也，非吾之所能也”之泪的欷歔吧，输天然是不可能输的，好意思光和尔必达即使倒闭也不会说时间不成，把纰谬归罪于商场，落了个孤苦稳固。

再回偏激来看，AMD 在2015年发布R9 Fury X时的判断错了吗？天然没错，内存带宽的确实确到了瓶颈，从GDDR5到GDDR6X简直莫得超越，但在游戏显卡，不错经受大型缓存四肢帧缓冲区，让资本较低的GDDR接着启航，但数据中心和AI加快卡的带宽问题却非HBM不可，资本在这一边界反倒成了最不起眼的问题。

如今AMD调转船头，再战AI边界，但愿HBM能让他们在这个商场起飞。

本文作家：邵逸琦新款皇冠suv图片，开端：半导体行业不雅察，原文标题：《HBM的崛起！》

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