HBM內(nèi)存，也要搞“集成顯卡”

在AI加速滲透各行業(yè)的背景下，芯片架構(gòu)設(shè)計(jì)也隨著需求開始不斷變革。

據(jù)韓媒ETNews報(bào)道，英偉達(dá)已著手計(jì)劃將部分GPU功能集成到基礎(chǔ)裸片中，這種"嵌入式GPU"的構(gòu)想類似我們常見的集成顯卡，但封裝從CPU變成了內(nèi)存。如果一切順利，這一技術(shù)路線很有可能成為突破當(dāng)前AI算力瓶頸的關(guān)鍵突破口。

當(dāng)前HBM技術(shù)采用"多層DRAM堆疊+基底"的經(jīng)典架構(gòu)，基底主要承擔(dān)輸入輸出功能。而"嵌入式GPU"方案則通過(guò)在HBM基底裸片中集成GPU核心單元，實(shí)現(xiàn)計(jì)算與存儲(chǔ)的物理層融合。這種設(shè)計(jì)顯著縮短了數(shù)據(jù)傳輸路徑，理論上可將AI系統(tǒng)效率提升30%以上。

韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院電氣工程系金正浩教授指出："存儲(chǔ)芯片與計(jì)算芯片的界限正在消失，這是半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。"

報(bào)道稱，英偉達(dá)計(jì)劃在2024年量產(chǎn)的HBM4基礎(chǔ)上開發(fā)定制化基礎(chǔ)裸片，并將其納入新一代Vera Rubin超級(jí)芯片的設(shè)計(jì)框架。該芯片通過(guò)兩顆大尺寸算力芯片與八組HBM4堆棧的協(xié)同，實(shí)現(xiàn)了單顆GPU 288GB、整板576GB的HBM4內(nèi)存容量。

不只是英偉達(dá)，AMD也在同步推進(jìn)技術(shù)迭代，其最新發(fā)布的Instinct MI430X加速卡搭載CDNA架構(gòu)，支持432GB HBM4內(nèi)存及19.6TB/s帶寬，有望成為AI算力領(lǐng)域的又一里程碑。

當(dāng)然，"嵌入式GPU"架構(gòu)目前來(lái)說(shuō)仍面臨多重技術(shù)挑戰(zhàn)。

首先是物理空間的制約，受限于TSV（硅通孔）堆疊結(jié)構(gòu)，可用于集成GPU核心的裸片面積十分有限；其次是電源分配難題，高功耗的GPU單元如何在緊湊空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定供電；最后是散熱問(wèn)題，高密度集成下內(nèi)層芯片的熱管理成為關(guān)鍵。某芯片設(shè)計(jì)公司資深工程師表示："這些挑戰(zhàn)需要封裝工藝、材料科學(xué)和芯片設(shè)計(jì)的協(xié)同突破，但并非不可逾越。"

為了推動(dòng)新技術(shù)的更新，存儲(chǔ)廠商也需要發(fā)力。SK海力士與三星已率先行動(dòng)，前者投資10億美元擴(kuò)建HBM生產(chǎn)線，后者則在2023年推出HBM3E產(chǎn)品為HBM4E定制化鋪路。行業(yè)觀察家指出："具備先進(jìn)封裝與邏輯芯片能力的企業(yè)將在競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)先機(jī)，而僅專注于存儲(chǔ)模組的傳統(tǒng)廠商將面臨轉(zhuǎn)型壓力。"

從技術(shù)演進(jìn)角度看，2026年將成為AI芯片發(fā)展的重要分水嶺。隨著HBM4E向定制化方向演進(jìn)，存儲(chǔ)芯片與計(jì)算單元的融合將加速推進(jìn)。韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院的測(cè)算顯示，"存內(nèi)計(jì)算"架構(gòu)有望使AI訓(xùn)練效率提升2-3倍，同時(shí)降低40%以上的能耗。這不僅將推動(dòng)超大規(guī)模AI模型的普及，更可能催生新的算法優(yōu)化方向。