替代HBM，存储大厂们进军HBF技术

电子发烧友网报道（文/黄晶晶）自今年2月初闪迪首次提出HBF概念以来，越来越多的厂商加入HBF这一行业。近日，SK海力士推出了名为“AIN系列”的全新产品线，其中就包含HBF。而三星也已经启动自有HBF产品的早期概念设计工作。

 

图源：闪迪

 

闪迪HBF

 

SanDisk闪迪在今年2月份展示最新研发的高带宽闪存（HBF），这是专为 AI 领域设计的新型存储器架构。HBF全称High Bandwidth Flash，其结构与堆叠DRAM芯片的HBM类似，是一种通过堆叠NAND闪存而制成的产品。

 

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在设计上，HBF结合了3D NAND闪存和高带宽存储器（HBM）的特性，能更好地满足AI推理的需求。HBF的堆叠设计类似于HBM，通过硅通孔（TSVs）将多个高性能闪存核心芯片堆叠，连接到可并行访问闪存子阵列的逻辑芯片上。也就是基于 SanDisk的 BICS 3D NAND 技术，采用CMOS直接键合到阵列（CBA）设计，将3D NAND存储阵列键合在I/O 芯片上。

 

HBF 打破了传统的 NAND 设计，实现了独立访问的存储器子阵列，超越了传统的多平面方法，这种设计提高了存储器的并行访问能力，从而提升了带宽和吞吐量。

 

HBF可匹配HBM的带宽，同时以相近的成本实现每个堆栈的容量比HBM高出8到16倍。HBF使用16个核心芯片，单堆栈容量可达512GB，8个HBF堆栈可实现 4TB的容量。

 

图源：闪迪

 

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下图显示出，8个HBF堆栈提供高达 4TB容量，可支持AI大模型运行在GPU硬件上，其高容量特性发挥得十分出色。

 

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据介绍，单颗HBF可容纳完整的64B 模型，有望应用于手机端大模型本地化，也适用于自动驾驶、AI玩具、IoT等边缘设备的低功耗、高容量的边缘AI存储需求。

 

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不过，HBF主要具备高带宽和容量的特性，但由于NAND闪存的延迟较高，HBF在速度上不如DRAM。因此，‌该技术针对的是读取密集型AI推理任务，而不是延迟敏感型应用。

 

根据HBF技术路线图，其第二代产品容量将提升1.5倍，第三代产品提升2倍，第二代产品的读取性能带宽较第一代提升1.45倍，第三代提升2倍，同时能耗也将得到显著下降。

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闪迪表示，前沿大语言模型(LLMS)在AI技术需求方面呈现出一些新的趋势。模型大小和上下文长度在每一代中都在增加，这推动更高内存容量的需求，而像专家混合(MoE)这样的架构创新实现则导致计算需求呈下降趋势。

 

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我们认为对内存需求增加、计算需求减少催生了一种新范式，称之为“以存储为中心的人工智能”，它最适合基于HBF的系统。

 

闪迪谈到，当我们最初将HBF作为一种概念引入时，遭到了明显的质疑。业内的一些人认为，基于NAND的技术无法满足AI的需求。例如NAND的延迟水平过高，写入速度与DRAM不匹配，或是耐用性问题。但是，HBF是重新构想的NAND，具备极高的性能。

 

闪迪创建了一个仿真模型，基于4000亿参数的Llama3.1模型，模拟GPU搭载HBF和HBM的性能差异。在不考虑容量的情况下，观察推理引擎流程各个阶段的推断结果时，可以发现这两个系统之间的整体性能差异仅在2.2%以内。

 

图源：闪迪

 

来自韩国科学技术高等研究院(KAIST)的Joungho Kim教授被称为"HBM之父"，他的团队提出一种架构，认为100GB的HBM可以作为1TB的HBF前面的缓存层，这将充分利用HBF的优势同时不会导致性能下降。

 

闪迪表示，将推动HBF的开放标准生态建设，例如建立相同的电气接口，以实现无缝集成，与行业伙伴共同合作，同时闪迪将持续创新推动闪存技术的进步。

 

在2025年8月，闪迪宣布已与SK海力士签署一项谅解备忘录，双方将共同制定高带宽闪存HBF规范。通过此次合作，双方希望标准化规范、定义技术要求，并探索构建HBF的技术生态系统。

 

SK海力士、三星、铠侠开启HBF研发

 

今年10月份消息，三星电子已开始进行自主研发的HBF产品的概念设计等前期工作。该公司计划利用其过去在类似技术和产品方面的研发经验，以满足面向数据中心的高带宽闪存日益增长的需求。该开发仍处于早期阶段，尚未确定详细的产品规格或量产时间表。

2025年11月，在日前举行的2025 OCP全球峰会上，SK海力士推出了名为“AIN系列”的全新产品线，其中就包含HBF。

 

AI-N B（Bandwidth）加大带宽产品，通过垂直堆叠NAND芯粒来扩大带宽，做为弥补HBM 容量增长限制的解决方案。其关键在于将HBM 的堆叠结构与高密度且具成本效益的NAND Flash闪存结合，例如HBF。

 

另外，Kioxia于今年8月展示了一款5TB超高速HBF原型产品。其实现方式与闪迪的HBF堆叠闪存不同，Kioxia开发的这款专为边缘服务器设计的高速闪存驱动器原型，采用串联连接的闪存"珠链"架构，闪存珠链和控制器串联连接到每个存储板，而非总线连接方式，并使用PCIe 6总线接口。

 

小结：

韩国新荣证券数据显示，预计到2030年，HBF市场规模将达到120亿美元，虽然这仅占同年HBM市场规模（约1170亿美元）的 10%，但预计它将与HBM形成互补，并加速其增长。

 

Sandisk预计在2026 年下半年交付其HBF闪存的第一批样品，首批采用HBF的AI推理设备样品将于2027年初上市。相信HBF技术凭借其大容量、高带宽、低成本和低功耗等优势，将成为AI推理的存储新贵。