电子发烧友网报道(文/黄晶晶) SK海力士近日发布全球首次实现垂直堆叠12个单品DRAM芯片,成功开发出最高容量24GB的HBM3 DRAM新产品。
图源:SK海力士
目前已向数多全球客户公司提供了24GB HBM3 DRAM样品正在进行性能验证,预计从今年下半年起将其推向市场。而现有HBM3 DRAM的最大容量是垂直堆叠8个单品DRAM芯片的16GB。无论是堆叠数量还是容量上,此次发布的新品都有显著提升。
HBM(高带宽存储器)是高价值、高性能存储器,垂直互连多个DRAM芯片。目前SK海力士在HBM市场处于领先地位,约有60%-70%的份额。
图源:SK海力士
SK海力士于2013年首次开发HBM DRAM(第一代)产品,随后以HBM2(第二代)、HBM2E(第三代)、HBM3(第四代)的顺序开发。早在去年6月,SK海力士宣布其HBM3将与NVIDIA H100 Tensor Core GPU结合用于加速计算,SK hynix于2022年第三季度开始发货。今年年初随着ChatGPT的火爆,HBM订单激增。那么SK海力士有哪些技术来提升HBM的性能呢,以下结合SK海力士多位技术专家的分享进行一些解读。
训练GPT-3、Megatron-Turing NLG 530B等超大语言模型所要求的算力提升速度呈数倍到数百倍的增长。尤其是ChatGPT的训练,ChatGPT人工智能语言模型的背后就是Transformer架构。这个架构突破了传统的循环神经网络(RNN)和长短时记忆网络(LSTM)的局限性,能够在大规模数据集上进行高效训练。为了实现高效训练计算,就需要有与之匹配的高性能存储。
图源:SK海力士
SK海力士于2021年10月推出全球首款HBM3,并在2022年6月实现量产。据介绍,该款HBM3每个引脚传输速率达6.4Gbps,1024位宽接口,最高带宽可达819GB/s,较HBM2E(460GB/s)高约78%。16Gb内核密度、尖端的TSV垂直堆叠技术,满足了系统对更高密度的要求,该技术可实现12层堆叠内存立方体,从而实现最大24GB封装密度。HBM3配备On-die ECC(纠错码)可靠性功能,可自我检测和纠正数据错误,从而在SoC和DRAM之间实时传输海量数据。
图源:SK海力士
此次新产品采用了先进(Advanced)MR-MUF和TSV技术。SK海力士表示,通过先进MR-MUF技术加强了工艺效率和产品性能的稳定性,又利用TSV技术将12个比现有芯片薄40%的单品DRAM芯片垂直堆叠,实现了与16GB产品相同的高度。这两项技术也是SK海力士先进封装技术的重要组成。
首先来看先进MR-MUF技术。根据SK海力士的官方资料,MR-MUF(Mass Reflow Molded Underfill, 批量回流模制底部填充)将半导体芯片贴附在电路上,并在堆叠芯片时使用“EMC (Epoxy Molding Compound, 液态环氧树脂模塑料”填充芯片之间或芯片与凸块之间间隙的工艺。这种新的工艺主要是比之前的NCF技术工艺有了很大提升。此前的NCF技术是在芯片之间使用薄膜进行堆叠。与NCF相比,MR-MUF导热率高出两倍左右,工艺速度和良率都有提升。
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