近年来,随着人工智能、大数据和云计算的迅猛发展,对高性能计算硬件的需求不断攀升。特别是在GPU领域,追求更高的运行速度、更大的带宽和更低的功耗成为厂商的核心目标。为满足这一趋势,高带宽存储技术(HBM)应运而生。作为全球领先的存储器厂商,韩国的SK海力士近日宣布完成第四代高带宽内存(HBM4)的开发,并将开启大规模量产,为即将发布的下一代GPU提供强劲的内存支持。此次技术突破不仅代表着存储技术的新高度,也将大幅推动人工智能训练、科学计算和图形渲染等领域的性能提升。 HBM自诞生之日起便以其卓越的带宽和紧凑的封装设计,成为高性能GPU和加速器的首选内存方案。
前几代HBM技术的广泛应用奠定了它在行业中的重要地位,但随着应用复杂度的提升,现有HBM3e技术在容量和带宽上逐渐遇到瓶颈。笔者了解到,HBM3e目前单模块最高容量约为36GB,带宽可达每秒约1TB,综合来看,像Nvidia B300或AMD MI355X这样的旗舰芯片,其总带宽约为8TB/s。虽然看似强大,但随着深度学习模型规模和数据处理需求的爆炸式增长,这些数字已不足以满足高强度计算需求。 SK海力士此次推出的HBM4,标志着该公司在内存领域实现了一次质的飞跃。首先,HBM4在带宽上实现了近乎翻倍的提升,核心原因是其I/O端口数量由HBM3e的1024个增加到2048个,从根本上拓宽了数据传输的通道。这意味着基于HBM4的GPU系统能够以更快的速度处理海量数据,在AI训练过程中大幅缩短等待时间,提升整体训练效率。
更令人兴奋的是,SK海力士的HBM4在能效方面同样取得显著进步,能效提升超过40%,这是通过优化电路设计和改善内存架构实现的。考虑到高带宽存储模块在GPU系统中的能耗占比颇高,提升能效不仅能降低系统功耗,也有助于减缓散热压力,提升设备稳定性和可靠性。 据公开信息显示,AMD和Nvidia这两大GPU巨头均已确认其下一代数据中心级GPU将采用HBM4内存。Nvidia的Rubin系列GPU预期搭载高达288GB的HBM4,整体带宽达到13TB/s,而AMD则计划在其MI400系列GPU上配备更大容量的HBM4存储,单卡内存容量或达432GB,带宽接近20TB/s。这种存储带宽和容量的跨越式提升,将为科研、自动驾驶、虚拟现实等多个对实时数据处理有极高要求的领域带来革命性的性能加成。与此同时,HBM4通过突破JEDEC标准,实现了10Gb/s的工作速度,进一步确保内存传输的稳定性和高效性。
尽管SK海力士在HBM4领域取得领先,市场上的竞争依然激烈。三星和美光等芯片巨头也在竞相推出自家的HBM4产品。美光已经开始向客户样品供应36GB的12层HBM4堆栈,采用2048位接口,预计2026年实现量产。三星则努力攻克其HBM3e产品在Nvidia下一代Blackwell加速器上的验证难题,以期夺取更多GPU厂商的订单。到底哪家供应商将在未来的GPU内存市场中占据主导地位,仍有待观察。 除了容量和带宽的提升,HBM4的发展还带来了能源效率和散热管理上的革新。
以往随着内存容量增加,GPU整体功耗显著上升。例如,AMD此前MI300X的单模块功耗约为250瓦,而搭载36GB HBM模块的MI325功耗暴涨至接近1000瓦。SK海力士HBM4通过底层架构优化,降低了单位带宽和容量下的能耗比,为未来大规模GPU集群节约了大量电力消耗,同时提升了整体运算效率。 此外,更高的内存容量支持意味着GPU设计者无需通过复杂的多卡互联来扩展存储性能,从而简化了系统架构,降低延迟并提高数据访问速度。这一点对超大规模模型的训练尤为关键,因为它减少了数据传输瓶颈,使模型训练能够在单个GPU中更高效地完成。 SK海力士的技术推进还表明,内存产业链正逐步密切配合芯片设计厂商,共同推动计算平台整体性能的提升。
Nvidia和AMD相继发布基于HBM4的Rubin和Instinct MI400系列GPU,是内存技术与芯片设计协同发展的典范。作为动力源泉,HBM4助力这些GPU突破性能天花板,满足未来AI计算的高速发展。回顾整个行业发展轨迹,高带宽内存在图形渲染、科学计算和人工智能等领域的价值日益凸显,也促使全球目光聚焦于突破现有内存制约的关键技术。 SK海力士成功完成HBM4开发,实现了以下核心技术突破:一是显著增加了I/O终端数量,扩大数据通道;二是提升了工作频率,达到10Gb/s操作速度;三是通过改良设计优化能效,将能源消耗降低了40%以上。这些创新不仅带来速度的直观提升,更为下一代GPU在复杂计算中的能量调度和散热管控提供了坚实的基础。 结合未来市场需求来看,HBM4的整装待发意味着整个AI计算生态将迎来加速升级。
数据中心、高性能计算平台乃至边缘计算设备,都低响应、高效率的存储系统成为关键要素。凭借HBM4带来的超高带宽和极致能效,未来几年的GPU产品必将实现更强的计算能力和可靠性,全面提升人工智能技术的落地速度和应用范围。 除了技术进步外,全球存储产业格局的变化同样值得关注。美国等地对于中国市场逐渐收紧的政策,使得核心高端存储器的供应链被进一步聚焦和调整。SK海力士作为韩国龙头企业,不仅坚持技术创新,也在全球市场中占据重要战略位置。未来,随着HPC和AI计算持续升温,SK海力士HBM4的量产和大规模供应,将在全球内存产业链中发挥更关键的影响力。
总结来看,HBM4技术的突破标志着内存产业进入全新阶段,SK海力士在其中扮演了重要的推动者角色。随着AMD和Nvidia等GPU巨头的积极采用,下一代GPU产品在性能和能效方面将实现质的飞跃。无论是科学研究、AI算法训练,还是云计算服务,HBM4都将成为驱动未来计算能力升级的核心动力。未来,随着更多厂商竞争加剧,HBM技术还将继续演进,为计算世界带来更多惊喜和可能。 。
