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hbm是什么意思(HBM:存储界的“显眼包”)

100次浏览     发布时间:2024-11-07 09:17:23    

AI高算力需求推动下,HBM将大放异彩。与传统DDR存储器不同,HBM使用TSV和微凸块垂直堆叠多个DRAM芯片,并通过封装基板内的硅中介层与GPU直接相连,从而具备高带宽、高容量、低延时与低功耗等优势,相同功耗下其带宽是DDR5的三倍以上。因此,HBM突破了内存瓶颈,成为当前AI GPU存储单元的理想方案和关键部件。高端AI服务器GPU搭载HBM芯片已成主流,2023年全球搭载HBM总容量将达2.9亿GB,同比增长近60%。

HBM在带宽、功耗、封装体积方面具备明显优势。HBM(High Bandwidth Memory)意为高带宽存储器,是一种面向需要极高吞吐量的数据密集型应用程序的DRAM,HBM的作用类似于数据的“中转站”,就是将使用的每一帧,每一幅图像等图像数据保存到帧缓存区中,等待GPU调用。按照不同应用场景,行业标准组织JEDEC将DRAM分为三个类型,标准DDR、移动DDR以及图形DDR,图形DDR中包括GDDR和HBM。

HBM制造工艺包括TSV、Bumping和堆叠等工艺环节。HBM是由多个DRAM die堆叠而成,利用硅通孔(TSV)和微凸块(Microbump)将die之间相连接,多层DRAM die再与最下层的Base die连接,然后通过凸块(Bump)与硅中阶层(interposer)互联。目前HBM存储芯片的整体良率在65%左右,HBM良率的高低主要受到其堆叠架构复杂性的影响,这涉及到多层次的内存结构和作为各层连接之用的直通TSV技术。

HBM核心是“连接”与“堆叠”,3D混合键合成趋势。HBM堆叠核心,MR-MUF与TC-NCF对比。TC-NCF在高温下通过间隙填充模塑渗透微凸块,同时需要外力;MR-MUF键合的关键技术。TCB的优点便是可以更好地解决翘曲的问题,这也是TCB成为HBM封装第一种主流技术的原因;英特尔在封装形式上相比OSAT封测厂和代工封装更广泛采用TCB,英特尔的专利细节较少,海力士的方法是在晶圆背面沉积一层预应力薄膜来控制翘曲,此前HBM封装多采用TCB。