前言：

AI時代下，為滿足海量數(shù)據(jù)存儲以及日益增長的繁重計算要求，半導體存儲器領域也迎來新的變革，HBM技術從幕后走向臺前。

HBM技術之下，DRAM芯片從2D轉(zhuǎn)變?yōu)?D，可以在很小的物理空間里實現(xiàn)高容量、高帶寬、低延時與低功耗，因而HBM被業(yè)界視為新一代內(nèi)存解決方案。

【資料圖】

作者|方文三

圖片來源|網(wǎng)絡

HBM目前成為了韓國人的游戲

自2014年首款硅通孔HBM產(chǎn)品問世至今，HBM技術已經(jīng)發(fā)展至第四代，分別是：

HBM（第一代）、HBM2（第二代）、HBM2E（第三代）、HBM3（第四代）。

HBM芯片容量從1GB升級至24GB，帶寬從128GB/s提升至819GB/s，數(shù)據(jù)傳輸速率也從1Gbps提高至6.4Gbps。

目前，能夠穩(wěn)定量產(chǎn)HBM的廠家，只有韓國的三星和SK海力士。

伴隨AI的快速繁榮，存儲巨頭們圍繞HBM的競爭也迅速展開，但主角只有韓國企業(yè)。

2010年，三星就緊隨SK海力士開始了HBM內(nèi)存的研發(fā)。

并在2016年搶先SK海力士成功量產(chǎn)HBM2，將每個HBM堆棧容量提升至8GB。

此后又率先量產(chǎn)第三代HBM的青春版HBM3E。

2021年10月，一直緊咬三星的SK海力士又成功量產(chǎn)HBM3，重新奪回主動權。

2022年，全球50%的HBM出貨來自SK海力士，40%來自三星，美光占10%。

至此，HBM徹底成為了韓國人的游戲。

雖然HBM目前的市場規(guī)模還不到整個存儲芯片市場的1/10，也不乏其他技術競爭，但決定其能否普及的成本問題。

這恰恰卻是三星和SK海力士最擅長解決的:依靠大規(guī)模生產(chǎn)能力快速降低成本，拉高其他公司參與競爭需要的投資門檻。

三星和SK海力士鏖戰(zhàn)做大市場

總的來說，HBM的競爭還是在SK海力士、三星以及美光之間展開。

從技術上先來看，SK海力士是目前唯一實現(xiàn)HBM3量產(chǎn)的廠商，并向英偉達大量供貨，配置在英偉達高性能GPUH100之中，持續(xù)鞏固其市場領先地位。

全球排名第一的服務器CPU公司英特爾在全新的第四代至強可擴展處理器當中也推出了配備SK海力士HBM的產(chǎn)品。

A100和H100的顯存模塊并沒有采用常用的DDR/GDDR內(nèi)存，而是HBM內(nèi)存。

SK海力士提供了兩種容量產(chǎn)品，一個是12層硅通孔技術垂直堆疊的24GB（196Gb）；

另一個則是8層堆疊的16GB（128Gb），均提供819GB/s的帶寬。

此外，HBM3內(nèi)存還內(nèi)置了片上糾錯技術，提高了產(chǎn)品的可靠性。

SK海力士在今年6月收到了英偉達對HBM3E樣品的請求，并正在準備發(fā)貨。

HBM3E是當前可用的最高規(guī)格DRAMHBM3的下一代，被譽為是第五代半導體產(chǎn)品。

SK海力士目前正致力于開發(fā)該產(chǎn)品，目標是在明年上半年實現(xiàn)量產(chǎn)。

目前該公司正在為今年下半年準備8GbpsHBM3E產(chǎn)品樣品，并計劃在明年上半年實現(xiàn)量產(chǎn)。

近日，該公司在全球首次實現(xiàn)垂直堆疊12個單品DRAM芯片，成功開發(fā)出最高容量24GB的HBM3DRAM。

該產(chǎn)品容量較上一代HBM3DRAM提升50%。SK海力士已向客戶提供樣品，正接受客戶公司的性能驗證。

三星在去年技術發(fā)布會上發(fā)布的內(nèi)存技術發(fā)展路線圖中，顯示HBM3技術已經(jīng)量產(chǎn)，其單芯片接口寬度可達1024bit，接口傳輸速率可達6.4Gbps。

據(jù)業(yè)內(nèi)消息人士周一透露，三星最近向客戶交付了具有16GB內(nèi)存容量且能耗最低的HBM3產(chǎn)品樣品。

目前，16GB是現(xiàn)有HBM3產(chǎn)品的最大內(nèi)存容量，數(shù)據(jù)處理速度為每秒6.4GB，為業(yè)界最快。

它還提供了12層24GBHBM3樣品，這是第四代HBM芯片，也是業(yè)界最薄的同類芯片。

三星對HBM的布局從HBM2開始，目前，三星已經(jīng)向客戶提供了HBM2和HBM2E產(chǎn)品。

目前，三星正在準備批量生產(chǎn)年傳輸速度可達6.4Gbps的HBM3（16GB和12GB）產(chǎn)品，并計劃于下半年推出較HBM3容量更高性能更強的下一代HBM3P產(chǎn)品。

此前，三星電子一直致力于開發(fā)高性能計算（HPC）芯片，HBM芯片比重相對不大，但近日三星對HBM市場的關注度提升，HBM市場規(guī)?；蛴瓉泶蠓鲩L。

三星電子HBM3正式向北美GPU企業(yè)供貨，HBM3在三星電子整體DRAM銷售額中所占比重或?qū)慕衲甑?%擴大至明年的18%。

2024年預計實現(xiàn)接口速度高達7.2Gbps的HBM3P，預計2025年在新一代面向AI的GPU中見到HBM3P的應用。

美光科技走得較慢，于2020年7月宣布大規(guī)模量產(chǎn)HBM2E，HBM3也仍作為其產(chǎn)品線在持續(xù)研發(fā)之中。

結尾：

專家預測，HBM等AI專用DRAM的開發(fā)，將給半導體行業(yè)帶來巨大變革。

存儲半導體公司忙于開發(fā)超微制造工藝的時代已經(jīng)過去，高效處理數(shù)據(jù)甚至具備處理數(shù)據(jù)能力的AI半導體技術的發(fā)展將變得如此重要，它將決定芯片制造商的未來。

部分資料參考：芯世相：《別的內(nèi)存都在降價，為啥HBM漲了5倍？》，全球半導體觀察：《HBM：SK海力士、三星、美光三分天下》，電子工程專輯：《ChatGPT帶火HBM，存儲芯片“柳岸花明”？》，硅基研習社：《內(nèi)存的新戰(zhàn)爭：韓國人還能贏多久？》

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