SK海力士DRAM產品規劃擔當?柳成洙

SK海力士IPM規劃 Technical Leader 李圣學

在上一篇發表于《電子工程專輯》的文章1中，SK海力士DRAM產品規劃擔當柳成洙和SK海力士IPM規劃Technical Leader李圣學介紹了HBM3如何滿足市場對DRAM和內存產品的更高需求。兩位作者再次合作，通過本文介紹他們的團隊在SK海力士未來計劃中所發揮的作用。

盡管業界對包括摩爾定律、內存墻差異等傳統原則的有效性爭議不斷，但半導體領域仍普遍認為，多年來內存行業的價值主張在很大程度上始終以系統級需求為導向，已經突破了系統性能的當前極限。基于對先進技術和解決方案開展的研究，內存行業在未知領域進行了更深入的探索，并致力于實現“全球首創”和“全球最佳”創新成果，讓整個IT行業從中受益。

然而，很明顯的一點是，內存性能（通常為內存帶寬）提升將出現拐點，因為越來越多人質疑是否能一直通過內存級的取舍（如功耗、散熱、占板空間等）來提高系統性能。這一問題在HBM領域最為明顯，HBM處于系統和內存性能層級的頂端，是包括超級計算機、高性能計算、自動駕駛和機器學習等下一代應用無可爭議的技術推動因素。雖然內存供應商堅持認為，為了確保所需的有效帶寬性能，一定的功耗、散熱、占板空間是不可避免的，但片上系統（SoC）行業的支持者卻認為，考慮到固定的系統級預算，應將取舍影響保持在最低水平。

圖1. ?HBM在速度與功耗方面取舍的趨勢

這種針鋒相對的觀點迫使雙方爭相發揮自身行業領導力，率先設定開創性內存規劃和技術里程碑，成為內存領域發展的風向標，并推動行業從傳統的演進路線轉為定義全新內存結構和標準的非常規方式，以開發突破性解決方案。目前，SK海力士已成為HBM領域無可爭議的領導者，近年來逐步推出多款HBM產品，其中包括分別于2019年和2021年開發全球首創的HBM2E和HBM3，以及新近宣布向英偉達（NVIDIA）供貨HBM3。

在這方面，業界期待SK海力士DRAM產品規劃擔當率先構建行業協作和合作伙伴關系，確保在全球最快且性能最佳的HBM系列產品的支持下，未來高帶寬內存規劃交付成果能夠滿足全球客戶和合作伙伴的需求。SK海力士DRAM產品規劃擔當響應這一行業呼聲，為推動HBM生態系統設定了大約每兩年推出一款全新HBM系列產品的產品路線圖。SK海力士相信，暫定的HBM開發兩年規劃將非常有助于確保系統層面的進步，以及依托最具附加價值的應用以突破現有性能極限。

為了保持這一長期規劃策略和技術進步，SK海力士DRAM產品規劃正加強內外部努力，以突破目前HBM在速度、密度、功耗、占板空間等方面的極限。首先，為了打破速度極限，SK海力士正在評估提高引腳數據速率的傳統方法的利弊，以及超過1024個數據的I/O總線位寬，以實現更好的數據并行性和向后設計兼容性；換言之，即用最少的取舍獲得更高的帶寬性能。針對更大數據集、訓練工作負載所需的更高內存密度要求，SK海力士開始著手研究擴展Die堆疊層數和物理堆疊高度，以及增加核心Die密度以優化堆疊密度。

SK海力士也在致力于提高功耗效率（pJ/bit），通過評估從最低微結構級別到最高Die堆疊概念的內存結構和操作方案，最大限度地降低每帶寬擴展的絕對功耗。SK海力士深知，由于現有中介層光罩尺寸的物理限制以及支持處理單元和HBM Cube的其他相關技術，實現總內存Die尺寸最小化尤為重要，因此SK海力士努力在不擴大現有物理尺寸的情況下增加存儲單元數量和功能，從而實現整體性能的飛躍。完成上述任務的前提是：SK海力士要與生態系統合作伙伴攜手合作和開放協同，將HBM的使用范圍從現有系統擴展到潛在的下一代應用。

圖2. 影響HBM性能的因素

目前圍繞相關話題的爭論仍在繼續，包括最終的最優性能目標是什么；如何開發突破性解決方案以滿足所有相關方需求；什么是合適的折中方案等等。這些討論無可避免并且需要解決，這樣才能實現HBM開發兩年規劃。

與相關方緊密合作和保持溝通以產生不懈的推動力，使其在未來規劃策略和技術進步層面發揮能量，對此SK海力士DRAM產品規劃擔當有深刻了解，因此，SK海力士DRAM產品規劃擔當正在與SoC（系統級芯片）、ASIC（專用集成芯片）、CSP（云解決方案提供商）、OSAT（外包半導體組裝和測試）、代工廠、物理層（PHY）/IP核等領域的主要廠商開展緊密合作，合力解決現有技術問題，同時創造全新價值以推動半導體行業發展，并作為一家負責任的技術公司，不斷創造環境和社會價值。

圖3. SK海力士的HBM開放協作平臺愿景

編輯：黃飛

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