三星电子未来HBM内存展望：定制版缩减I/O面积，基础芯片内置加速器

在科技迅猛发展的浪潮中，HBM内存技术备受瞩目。3月17日，最新资讯显示，三星电子代表Song Jai-hyuk于2月IEEE ISSCC 2025大会上，针对未来技术发展发表了独到见解，此行为引起了业界的极大关注。

定制 HBM 崭露头角

HBM技术正逐渐受到关注。目前，HBM内存通过数千个PHY I/O接口与xPU处理器及HBM基础裸片Base Die相连。定制版采用更高效的D2D裸片互联技术，进一步缩短了芯片间的距离。研究表明，这种设计显著减少了I/O数量，大幅提升了能效，被认为是未来发展的关键趋势。

D2D互联的覆盖区域相对有限，这一特性尤为明显。因此，在xPU与Base Die的设计阶段，可利用的空间相对较多。这为集成更多的芯片知识产权提供了可能，进而提升了芯片的功能性。同时，这种设计有望推动处理器性能的持续进步，以应对日益增长的计算需求。

芯片功能模块迁移

HBM结构定制设计中，功能模块的迁移尤为突出。LPDDR控制器/PHY和HBM控制器已从xPU芯片移至Die。此变更不仅使xPU芯片设计更为简洁，还让芯片能专注于核心计算任务。

控制器在Die内部迁移时，与基础裸片的配合更为紧密，这促进了整体性能的提升。采用这种重新配置的方法，系统稳定性得到加强，数据处理速度也得到显著提升。由此，HBM内存系统的整体运行效率得到显著增强，更高效地应对了复杂计算场景的挑战。

2.5D 封装的问题

HBM内存与处理器采用2.5D封装技术，虽然短期内发挥了重要作用，但也暴露出若干明显问题。此封装技术导致HBM的能耗主要集中在数据传输过程。在复杂的中介层中，数据传输引发了大量能量损失，从而降低了系统的整体能效。

中介层限制了数据传输的效率，这导致了传输速度的减缓。面对对计算速度要求极高的当下，这种情况将显著降低系统的整体运行效能。它不能跟上大数据处理、人工智能等领域的迅速发展步伐，亟需进行改革。

3D 集成 HBM 的优势

HBM技术有望与3D集成技术结合使用，该技术有助于解决2.5D封装的挑战。技术直接将加速器单元嵌入基础芯片内部，并借助TSV硅通孔与DRAM芯片实现直接互联。此设计简化了现有结构中的复杂中介层。

该技术提升了数据传输效率，减少了能源使用。同时，直接连接的设计大幅提升了数据流动速度，确保了芯片内部数据的快速且精确传输。这一过程为处理器提供了及时必要的信息，显著增强了系统的整体性能，对高端计算领域产生了正面效应。

技术升级的挑战

三星推出的HBM内存技术发展前景看好，但在推进过程中遇到了诸多挑战。技术层面，从2.5D封装技术过渡到3D集成技术是一大飞跃，这涉及到攻克硅通孔制造、芯片堆叠等关键技术难题。这一研发过程既繁杂又成本高昂。

在市场领域，新技术的广泛应用需芯片和设备供应商等产业链各环节的紧密配合。市场对新技术的接受和运用并非短期内可完成。消费者和企业对新技术的信任建立同样需要较长的过程。因此，如何突破重重挑战，成为当前的关键问题。

行业影响与展望

三星对HBM内存未来趋势的预测，将对行业产生显著效应。若成功研发定制化HBM和3D集成HBM技术，将彻底改变HBM内存市场的竞争态势，并推动技术革新。

企业上下游将面临新的增长机遇。比如，芯片设计公司有望借助新技术开发出更高性能的处理器，而设备生产商也能推出更出色的产品。我们必须持续跟踪HBM内存技术的进展，关注其推进情况，以及何时能投入市场并得到广泛使用。

您如何看待三星提出的HBM内存技术的前进方向？请问您预计这项技术何时能够广泛推广至市场？期待您的点赞、转发和观点分享。