نقشه راه حافظه‌های HBM تا سال ۲۰۳۸ منتشر شد؛ تراشه‌های حافظه 6 ترابایتی با پهنای باند ۶۴ ترابایت بر ثانیه

آینده پردازش‌های هوش مصنوعی و محاسبات سنگین به حافظه‌های سریع‌تر گره خورده است. مؤسسه KAIST  با انتشار یک نقشه راه بلندمدت، مسیر توسعه HBM از نسل چهارم تا هشتم را ترسیم کرده که در آن پهنای باند تا ۶۴ ترابایت بر ثانیه افزایش یافته و از هوش مصنوعی برای بهینه‌سازی مصرف انرژی استفاده خواهد شد.

بر اساس گزارش Tom’s Hardware، مؤسسه ملی تحقیقاتی KAIST کره جنوبی که از پیشگامان پژوهش در حوزه نیمه‌هادی‌ها به حساب می‌آید، در گزارشی ۳۷۱ صفحه‌ای، چشم‌انداز تکامل حافظه‌های با پهنای باند بالا (HBM) را تا سال ۲۰۳۸ به تصویر کشیده است. این نقشه راه، مسیر توسعه این فناوری از نسل HBM4 تا HBM8 را با تمرکز بر افزایش پهنای باند، ظرفیت، عرض رابط ورودی/خروجی (I/O) و مدیریت حرارتی تشریح می‌کند.

بر اساس این سند، پهنای باند حافظه‌ها از ۲ ترابایت بر ثانیه در نسل فعلی به ۶۴ ترابایت بر ثانیه در HBM8 خواهد رسید. همچنین، عرض رابط حافظه از ۱۰۲۴ بیت در HBM3E به ۲٬۰۴۸ بیت در HBM4 و نهایتاً به عدد ۱۶٬۳۸۴ بیت در HBM8 افزایش می‌یابد. این جهش عملکردی با افزایش توان مصرفی همراه خواهد بود و هر پشته (Stack) حافظه از ۷۵ وات در HBM4 به ۱۸۰ وات در HBM8 نیاز خواهد داشت.

از HBM4 تا HBM6: جهش در پهنای باند و آغاز بهینه‌سازی با هوش مصنوعی

درباره HBM4 که انتظار می‌رود در سال ۲۰۲۶ عرضه شود، اطلاعات نسبتاً کاملی در دست است. اما نسل HBM5 که پیش‌بینی می‌شود در سال ۲۰۲۹ عرضه شود، ضمن حفظ نرخ انتقال داده به ازای هر خط، تعداد خطوط I/O را دو برابر کرده و به ۴٬۰۹۶ می‌رساند تا پهنای باند حافظه به ۴ ترابایت بر ثانیه برسد. در این نسل، علاوه بر کش L3 و رابط‌های LPDDR، برای اولین بار از ابزارهای مبتنی بر هوش مصنوعی برای بهینه‌سازی طراحی فیزیکی و کاهش نویز استفاده خواهد شد.

پس از آن، HBM6 در حدود سال ۲۰۳۲ با سرعت انتقال ۱۶ گیاترنسفر بر ثانیه (GT/s) و پهنای باند ۸ ترابایت بر ثانیه از راه می‌رسد. محققان KAIST معتقدند در این نسل، فناوری اتصال مستقیم (Direct Bonding) بدون نیاز به اتصالات Microbump فراگیر شده و از ابزارهای هوش مصنوعی مولد برای مدل‌سازی سیگنال و توان بهره‌برداری خواهد شد.

HBM7 و HBM8: تلفیق حافظه و ذخیره‌سازی

نسل‌های HBM7 و HBM8 که برای دهه ۲۰۳۰ پیش‌بینی شده‌اند، تفاوت‌های ساختاری عمیقی با حافظه‌های امروزی خواهند داشت. بزرگترین تحول، ادغام حافظه‌‌های NAND در این ماژول‌هاست. این معماری به داده‌ها اجازه می‌دهد مستقیماً از حافظه ذخیره‌سازی به حافظه HBM منتقل شوند، بدون آنکه پردازنده اصلی یا پردازنده گرافیکی درگیر شوند.

این قابلیت، انقلابی در پردازش داده‌های حجیم ایجاد خواهد کرد. در نسل HBM8، پهنای باند به ۶۴ ترابایت بر ثانیه و ظرفیت هر تراشه حافظه HBM به بیش از ۶ ترابایت خواهد رسید. البته این قدرت پردازشی، توان مصرفی را به ۱۸۰ وات می‌رساند که نیازمند راهکارهای خنک‌کنندگی پیشرفته، مانند تعبیه کانال‌های خنک‌کننده مایع درون تراشه، خواهد بود.

در همین رابطه بخوانید:

– حافظه نسل بعدی در راه است؟ تمرکز اینتل بر ساخت رقیبی برای HBM

– رقابت داغ در دنیای حافظه: SK hynix رسماً HBM4 را معرفی کرد

باید تأکید کرد که این سند بر اساس روندهای فعلی صنعت تدوین شده و ممکن است مسیر واقعی توسعه این فناوری با آنچه KAIST اکنون ترسیم کرده متفاوت باشد. با این حال، چنین گزارش‌هایی دید ارزشمندی از چالش‌ها و فرصت‌های پیش روی صنعت نیمه‌هادی ارائه می‌دهند.