ฮอเร็กซ์ กรุ๊ป
January 20, 2021
ด้วยการเติบโตอย่างรวดเร็วในเร็ว ๆ นี้และการขยายตัวอย่างกว้างขวางของปัญญาประดิษฐ์ (AI) การเรียนรู้ของเครื่องคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูงกราฟิกและแอพพลิเคชั่นเครือข่ายความต้องการหน่วยความจำจึงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วกว่าที่เคยอย่างไรก็ตาม DRAM หน่วยความจำหลักแบบเดิมไม่เพียงพอที่จะตอบสนองความต้องการของระบบดังกล่าวอีกต่อไปในทางกลับกันแอปพลิเคชันเซิร์ฟเวอร์ในศูนย์ข้อมูลมีข้อกำหนดความจุที่สูงขึ้นสำหรับการจัดเก็บตามเนื้อผ้าความจุของระบบย่อยหน่วยความจำได้รับการขยายโดยการเพิ่มจำนวนช่องเก็บข้อมูลต่อสล็อตและใช้โมดูลหน่วยความจำแบบอินไลน์คู่ (DIMM) DRAM ที่มีความหนาแน่นสูงขึ้นอย่างไรก็ตามแม้จะมี 16Gb DDR4 DRAM ที่ทันสมัยที่สุดความต้องการความจุหน่วยความจำระบบอาจไม่เพียงพอสำหรับแอปพลิเคชันบางอย่าง (เช่นฐานข้อมูลหน่วยความจำ)ผ่านซิลิกอน (TSV) ในหน่วยความจำได้กลายเป็นเทคโนโลยีพื้นฐานที่มีประสิทธิภาพสำหรับการขยายความจุและการขยายแบนด์วิดท์นี่คือเทคโนโลยีที่เจาะรูผ่านความหนาทั้งหมดของเวเฟอร์ซิลิคอนเป้าหมายคือการสร้างการเชื่อมต่อในแนวตั้งนับพันจากด้านหน้าไปด้านหลังของชิปและในทางกลับกันในยุคแรก TSV ถือได้ว่าเป็นเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์เท่านั้น แต่ใช้แทนการเชื่อมด้วยลวดอย่างไรก็ตามในช่วงหลายปีที่ผ่านมาได้กลายเป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้ในการขยายประสิทธิภาพและความหนาแน่นของ DRAMปัจจุบันอุตสาหกรรม DRAM มีกรณีการใช้งานหลักสองกรณีและ TSV ได้รับการผลิตขึ้นเพื่อเอาชนะขีด จำกัด ด้านความจุและการขยายแบนด์วิดท์ได้แก่ 3D-TSV DRAM และ High Bandwidth Memory (HBM)
นอกเหนือจากแพ็คเกจชิปคู่แบบดั้งเดิม (DDP) ที่มีการซ้อนกันแบบลวดบอนด์แล้วหน่วยความจำที่มีความหนาแน่นสูงเช่น DIMM ขนาด 128 และ 256GB (DIMM แบบ 2rank แบบ 16Gb ที่มี 2High และ 4High X4 DRAM) ยังใช้ 3D-TSV DRAMใน 3D-TSV DRAM จะมีดาย 2 หรือ 4 DRAM ซ้อนกันและมีเพียงดายล่างเท่านั้นที่เชื่อมต่อภายนอกกับตัวควบคุมหน่วยความจำดายที่เหลือจะเชื่อมต่อกันโดย TSV หลายตัวที่ให้การแยกโหลดอินพุต / เอาต์พุต (I / O) ภายในเมื่อเทียบกับโครงสร้าง DDP โครงสร้างนี้ให้ความเร็วพินที่สูงขึ้นโดยการแยกโหลด I / O และลดการใช้พลังงานโดยกำจัดการทำซ้ำส่วนประกอบวงจรที่ไม่จำเป็นบนชิปแบบเรียงซ้อน
ในทางกลับกัน HBM ถูกสร้างขึ้นเพื่อสร้างช่องว่างแบนด์วิดท์ระหว่างข้อกำหนดแบนด์วิดท์สูงของ SoC และความสามารถในการจัดหาแบนด์วิดท์สูงสุดของหน่วยความจำหลักตัวอย่างเช่นในแอปพลิเคชัน AI ความต้องการแบนด์วิดท์ของแต่ละ SoC (โดยเฉพาะในแอปพลิเคชันการฝึกอบรม) อาจเกินหลาย TB / s ซึ่งหน่วยความจำหลักทั่วไปไม่สามารถทำได้ช่องหน่วยความจำหลักเดียวที่มี 3200Mbps DDR4 DIMM สามารถให้แบนด์วิดท์ 25.6GB / s เท่านั้นแม้แต่แพลตฟอร์ม CPU ที่ทันสมัยที่สุดที่มีช่องหน่วยความจำ 8 ช่องก็สามารถให้ความเร็ว 204.8GB / s เท่านั้นในทางกลับกัน HBM2 4 สแต็กรอบ SoC เดียวสามารถให้แบนด์วิดท์> 1TB / s ซึ่งสามารถชดเชยช่องว่างแบนด์วิดท์ของพวกเขาได้ตามการใช้งานที่แตกต่างกัน HBM สามารถใช้เป็นแคชเพียงอย่างเดียวหรือเป็นชั้นแรกของหน่วยความจำสองชั้นHBM เป็นหน่วยความจำในแพ็คเกจซึ่งรวมเข้ากับ SoC ผ่านตัวแทรกซิลิกอนในแพ็คเกจเดียวกันสิ่งนี้ช่วยให้สามารถเอาชนะข้อ จำกัด พินแพ็กเกจ I / O ข้อมูลสูงสุดซึ่งเป็นข้อ จำกัด ของแพ็กเกจออฟชิปแบบเดิมHBM2 ที่ได้รับการปรับใช้ในผลิตภัณฑ์จริงประกอบด้วย 4 หรือ 8 high-stack 8Gb die และ 1024 data pins และแต่ละพินจะทำงานด้วยความเร็ว 1.6 ~ 2.4Gbpsความหนาแน่นของสแต็ก HBM แต่ละอันคือ 4 หรือ 8GB และแบนด์วิดท์คือ 204 ~ 307GB / s
SK Hynix มุ่งมั่นที่จะรักษาตำแหน่งผู้นำอุตสาหกรรมในผลิตภัณฑ์ HBM และผลิตภัณฑ์ 3D-TSV DRAM ความหนาแน่นสูงเมื่อเร็ว ๆ นี้ SK hynix ได้ประกาศความสำเร็จในการพัฒนาอุปกรณ์ HBM2E ซึ่งเป็นรุ่นขยายของ HBM2 ที่มีความหนาแน่นสูงถึง 16GB และแบนด์วิดท์ 460GB / s ต่อสแต็กสิ่งนี้เกิดขึ้นได้โดยการเพิ่มความหนาแน่นของแม่พิมพ์ DRAM เป็น 16Gb และได้ความเร็ว 3.6Gbps ต่อพินบน 1024 ข้อมูล IO ภายใต้แรงดันไฟฟ้า 1.2VSK Hynix กำลังขยายกลุ่มผลิตภัณฑ์ DIMM 3D-TSV ขนาด 128 ~ 256GB เพื่อตอบสนองความต้องการของลูกค้าสำหรับ DIMM ที่มีความหนาแน่นสูงขึ้นขณะนี้เทคโนโลยี TSV ได้บรรลุระดับหนึ่งแล้วและสามารถสร้างผลิตภัณฑ์ล่าสุดที่มี TSV หลายพันตัวเช่น HBM2Eอย่างไรก็ตามในอนาคตในขณะที่รักษาอัตราผลตอบแทนในการประกอบให้สูงการลดระยะพิทช์ / เส้นผ่านศูนย์กลาง / อัตราส่วน TSV และความหนาของแม่พิมพ์จะกลายเป็นเรื่องที่ท้าทายมากขึ้นและจะมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์ในอนาคตและการปรับขนาดความจุการปรับปรุงดังกล่าวจะช่วยลดภาระ TSV ลดส่วนขนาดแม่พิมพ์สัมพัทธ์ของ TSV และขยายจำนวนสแต็กที่สูงกว่า 12Highs ในขณะที่ยังคงรักษาความสูงสแต็กทางกายภาพทั้งหมดไว้เท่าเดิมด้วยนวัตกรรมที่ต่อเนื่องของผลิตภัณฑ์และเทคโนโลยี TSV SK hynix จะยังคงมุ่งเน้นไปที่การวางตำแหน่งตัวเองในระดับแนวหน้าของความเป็นผู้นำด้านเทคโนโลยีการจัดเก็บ HOREXS Group ยังคงปรับปรุงเทคโนโลยีเพื่อตอบสนองความต้องการของ SK Hynix สำหรับการผลิตวัสดุพิมพ์หน่วยความจำใด ๆ ยินดีต้อนรับติดต่อ AKEN, akenzhang @ hrxpcb.cn
