Wszystkie oczy na HBM

Niedawno Samsung ogłosił, że uruchomi swój pierwszy produkt mobilny wyposażony w pamięć LPW DRAM w 2028 r., LPW DRAM, znany również jako I/O o niskiej opóźnieniu I/O (LLW) lub „mobilna HBM”, przy użyciu nowej technologii opakowania w branży wiązania drutu, układania LPDDR DRAM.

Jak wszyscy wiemy, wraz ze wzrostem sztucznej inteligencji w ostatnich latach centrum danych i rynek serwerów osiągnęły niespotykany poziom wymagań dotyczących wydajności pamięci.

0040-02544 Górne ciało, metal DPS

Główni producenci pamięci, tacy jak SK Hynix, Samsung Electronics i Micron, włączyli HBM do swoich podstawowych linii produktów, uważając to za klucz do promowania innowacji technologicznych i konkurencji rynkowej.

Teraz giganci przechowywania planują dalsze rozszerzenie korzystania z układów HBM w celu przeniesienia ich z centrum danych na rynki urządzeń motoryzacyjnych i mobilnych.

HBM wchodzi na pole inteligentnych samochodów

W erze dużych modeli to konsensus w branży, że układy AI są wyposażone w pamięć HBM, a przemysł motoryzacyjny stopniowo zaczął przyjmować pamięć HBM.

Wraz z ewolucją trendu „nowe cztery modernizacje” popyt na przetwarzanie danych w czasie rzeczywistym, przetwarzanie obrazu o wysokiej rozdzielczości i przechowywanie danych dla inteligentnych samochodów rośnie, zwłaszcza wiele nowych systemów inteligentnych samochodów, takich jak zaawansowane systemy wspomagania kierowcy, inteligentne systemy kokpitu i systemy infociinment, przyniosło duże zapotrzebowanie na nabrzeżne układy przechowywania wiórów, które mają być szeroko wykorzystywane w zakresie komputerów.

Ponadto przyjęcie kompleksowych modeli w pojazdach prawdopodobnie stanie się coraz bardziej powszechne w przyszłości, co zapewnia dużą liczbę możliwości pokładowych aplikacji HBM.

Jeśli chodzi o obecne postępy, zastosowanie HBM w polu motoryzacyjnym jest nadal w powijakach, ale dokonano ważnych przełomów. HBM2E SK Hynix został zastosowany do autonomicznego samochodu Waymo Google, oznaczając oficjalne wejście HBM w polu motoryzacyjnym i podkreślając rosnące znaczenie pamięci o wysokiej wydajności w polu motoryzacyjnym.

SK Hynix, jako ekskluzywny dostawca zaawansowanej technologii pamięci dla autonomicznych pojazdów Waymo, niezależnie wyprodukował HBM2E specjalnie dla aplikacji motoryzacyjnych, aby spełnić surowsze wymagania jakościowe dla układów samochodowych. Jako pierwszy producent chipów HBM na rynku, który zapewnia układy HBM, które spełniają rygorystyczne standardy ACEC-Q Automotive, produkty HBM2E SK Hynix wykazały wyjątkową wydajność: zdolności do 8 GB, prędkości transferu do 3,2 Gb/s oraz zaskoczenia 410GB/S, ustanawianie nowej dziesiątki dla branży.

Korzystając z tego jako okazji, SK Hynix aktywnie rozszerza swoją sieć współpracy z NVIDIA, TESLA i innymi gigantami w dziedzinie autonomicznych rozwiązań jazdy i aktywnie szuka partnerów do zainstalowania HBM w pojazdach autonomicznych, dążąc do dalszego rozszerzenia działalności z istniejącego rynku centrum danych AI na gwałtowny rynek autonomicznych pojazdów.

Chociaż Samsung nie ujawnił bezpośrednio postępu motoryzacyjnego HBM, prawdopodobnie będzie on pośrednio uczestniczy w autonomicznym ekosystemie jazdy poprzez współpracę z NVIDIA.

Ogólnie rzecz biorąc, wraz z coraz bardziej zaciętą konkurencją na rynku inteligentnych samochodów, firmy samochodowe muszą zwiększyć swoją konkurencyjność poprzez poprawę poziomu wywiadu pojazdów, a technologia HBM jest niewątpliwie kluczem do osiągnięcia tego celu. Obecnie wiele firm samochodowych aktywnie szuka również możliwości współpracy z producentami HBM.

Niektórzy eksperci stwierdzili, że na dłuższą metę HBM stanie się głównym nurtem, a jeśli HBM zostanie przyjęty przez wiodące firmy, takie jak Tesla, ten trend przyspieszy.

Według danych z rynku instytucji badawczych globalny rynek chipów pamięci motoryzacyjnej będzie wart 4,76 miliarda dolarów w 2023 r. I oczekuje się, że do 2028 r. Osiągnie 10,25 mld USD.

HBM, idzie mobilne

Oprócz rynku motoryzacyjnego, wraz z szybkim rozwojem sztucznej inteligencji, 5G i innych technologii, urządzenia mobilne stają się coraz mocniejsze, a wymagania dotyczące wydajności pamięci również rosną. Od uruchamiania złożonych aplikacji AI po umożliwienie płynnej wielozadaniowości po obsługę gier wideo i na dużą skalę, urządzenia mobilne potrzebują pamięci, które mogą zapewnić wyższą przepustowość i niższe opóźnienie.

Biorąc na przykład smartfony, z popularnością fotografii AI, asystentami głosu AI i innych funkcji, telefony komórkowe muszą przetwarzać dużą ilość danych w krótkim czasie. Podczas robienia zdjęcia zoptymalizowanego przez A A, telefon musi przeanalizować i przetwarzać obraz w czasie rzeczywistym, co wymaga szybkiego odczytu i przechowywania danych obrazu. Chociaż tradycyjna pamięć LPDDR może w pewnym stopniu zaspokoić potrzeby codziennych aplikacji, stopniowo nie jest w stanie spełnić tych wymagań o wysokiej wydajności.

W obszarach takich jak laptopy i urządzenia do noszenia istnieje również pilna potrzeba pamięci o wysokiej wydajności. Podczas uruchamiania oprogramowania biurowego i edycji wideo laptopy potrzebują pamięci z wydajnymi możliwościami przetwarzania danych. Urządzenia do noszenia, takie jak inteligentne zegarki, potrzebują również pamięci, aby szybko przetwarzać dane czujników podczas wdrażania funkcji, takich jak monitorowanie zdrowia i śledzenie ćwiczeń.

Pojawienie się HBM otwiera nowe możliwości zaspokojenia tych potrzeb. Ten rodzaj HBM dla urządzeń mobilnych, znany również jako „Mobile HBM”, ma cechy podobne do tych używanych na bieżących serwerach.

HBM wykorzystuje zaawansowaną technologię stosu 3D do łączenia wielu układów DRAM w pionie za pośrednictwem SILICON (TSV), która znacznie zwiększa przepustowość pamięci. Ta unikalna konstrukcja umożliwia szybkość przesyłania danych HBM osiągnięcie setek GB/s, które jest kilkakrotnie wyższe niż w tradycyjnej pamięci DDR, która może w pełni zaspokoić potrzeby przetwarzania AI w celu szybkiego przetwarzania masywnych danych, skutecznie zmniejszyć opóźnienie transmisji danych i znacznie poprawić wydajność treningu.

Mobile HBM ma tę samą koncepcję układania, ale jest to metoda układania DRAM LPDDR w stopniowym wzorze, a następnie łączenia go z podłożem z przewodami pionowymi. W szczególności Samsung Electronics opracowuje technologię pod nazwą „VCS”, podczas gdy SK Hynix opracowuje technologię pod nazwą „VFO”. Zaletami są wysoka wydajność energetyczna, niskie zużycie energii i możliwość dostarczania większej liczby pinów danych IO.

Największą różnicą między mobilnym HBM i LPDDR jest to, czy jest to „pamięć niestandardowa”. LPDDR jest produktem ogólnego przeznaczenia, który można stosować w partiach po produkowaniu masowym; Natomiast Mobile HBM to dostosowany produkt, który odzwierciedla aplikację i wymagania klienta. Ponieważ mobilny HBM jest podłączony do procesora w innej pozycji PIN, należy go zoptymalizować dla produktu każdego klienta przed masową produkcją.

Branża postrzega mobilną HBM jako kolejną generację półprzewodników i koncentruje się na jego rozwoju. Samsung i SK Hynix, jako dwaj giganci w dziedzinie pamięci, nie oszczędzali wysiłków w badaniach i rozwoju i układu technologii mobilnej HBM.

Samsung: UruchomionoLPD Dram w 2028 r

Według poprzednich raportów, Samsung LPW DRAM, produkt o podobnej technologii, ma niską wydajność opóźnień i przepustowości do 128 GB/s, jednocześnie zużywa tylko 1,2 pj/b, i planuje osiągnąć produkcję masową komercyjną w 2025-2026.

Należy zauważyć, że mobilny układ HBM reprezentowany przez LPDDR nie jest odpowiedni dla tego samego schematu połączenia TSV, co HBM ze względu na jego niewielki rozmiar. Jednocześnie wysokie koszty i niskie cechy wydajności procesu produkcji HBM nie mogą zaspokoić popytu na mobilny DRAM o dużej pojemności.

W rezultacie Samsung Electronics i SK Hynix przyjęły inną zaawansowaną metodę opakowania.

Metoda VCS Samsung Electronics (pionowa miedziana słupek) jest, w której układy DRAM wycięte z płytek są układane w kształcie kroku, utwardzone materiałem epoksydowym, a następnie wiercone i wypełnione miedzią.

Według Samsung Electronics technologia opakowań VCS ma 8- wzrost gęstości we/wy i 2,6 -krotności przepustowości w porównaniu z tradycyjnym wiązaniem drutu oraz 9- wzrost wydajności produkcji VWB w porównaniu z wiązaniem pionowym VWB. Zgodnie z planem Samsung Mobile HBM zostanie uruchomiony od drugiej połowy 2025 do 2026 r.

Jednak, sądząc po najnowszych dotychczasowych ujawnieniach, wydaje się, że pojawia się nowa aktualizacja tego rozwoju.

Podczas ostatniego ISSCC 2025, Song Jae-Hyuk, CTO z Division DS Samsung Electronics 'DS i szef Półprzewodników Laboratorium Research Laboratory, ujawniła, że ​​Samsung planuje wprowadzić urządzenia mobilne wyposażone w LPW DRAM (LP szeroko I/O DRAM) lub „Mobile HBM”, w 2028 r.

LPW jest również znany jako LLW lub „pamięć niestandardowa”. Po jego pojawianiu się jako następnej generacji pamięci, branża jako całość używa różnych nazw podczas opracowywania standardów. Ale niezależnie od nazwy cel jest taki sam: zwiększenie liczby kanałów we/wy i zmniejszenie prędkości każdego kanału, przy jednoczesnym osiągnięciu zwiększonej wydajności i niższego zużycia energii. Ponadto technologia jest dostępna w pakiecie pionowego wiązania drutu (VWB), który przekształca ścieżkę sygnału z zakrętu na linię prostą.

Pod względem konkretnej wydajności LPW DRAM układa LPDDR DRAM, aby znacznie zwiększyć liczbę interfejsów we/wy, aby osiągnąć podwójne cele poprawy wydajności i zmniejszenia zużycia energii. Jego przepustowość może osiągnąć ponad 200 GB/s, co jest o 166% wyższe niż istniejący LPDDR5X. Jednocześnie jego zużycie energii jest zmniejszone do 1,9PJ/bit, co jest o 54% niższe niż LPDDR5X. Zastosowanie tej technologii umożliwi urządzenia mobilne na płynniejsze wrażenia podczas uruchamiania gier na dużą skalę, edycji wideo i innych aplikacji o wysokiej wydajności, jednocześnie rozszerzając żywotność baterii urządzenia. Doniesiono, że Samsung ogłosił na wydarzeniu „Semicon Tajwan”, które odbyło się we wrześniu ubiegłego roku, że wyniki LPW DRAM są o 133% wyższe niż w przypadku LPDDR5X, co oznacza, że ​​cel wydajności wzrósł w ciągu mniej niż sześć miesięcy.

Ta seria przełomów musi zapewnić bardziej wydajne i niezawodne obsługę pamięci dla rosnącej liczby aplikacji AI na urządzeniu.

SK Hynix: Technologia VFO przyspiesza mobilny HBM

W przeciwieństwie do VCS Samsunga, SK Hynix wybrał miedziane przewody zamiast miedzianych filarów. W przeciwieństwie do Samsung Electronics pod względem łączenia komponentów i sekwencji procesu, używa miedzianych przewodów do łączenia układów dramatycznych, a następnie wstrzykuje żywicę epoksydową do pustej przestrzeni, aby je stwardnieją, umożliwiając układanie mobilnych układów DRAM

Technologia ta nazywa się „VFO (wentylatory linii pionowej) i jest podobna do obecnej metody stosowania materiałów MUF do wypełnienia luk między stosami DRAM w celu osiągnięcia HBM.

SK Hynix wskazał, że technologia VFO łączy technologie Fowlp (opakowanie na poziomie opłat) i technologie układania dramatu, a technologia VFO znacznie skraca ścieżkę transmisji sygnałów elektrycznych między wieloma warstwami DRAM poprzez połączenie pionowe, skraca długość linii do mniejszej niż 1/4 pamięci konwencjonalnej i poprawia wydajność energetyczną o 4,9%. Ta metoda zwiększa rozpraszanie ciepła o 1,4%, ale zmniejsza grubość opakowania o 27%.

Można zauważyć, że aplikacje AI po stronie urządzeń urządzeń mobilnych wymagają wysokiej pasma i szybkiej pamięci jako obsługa, a zastosowanie HBM w smartfonach, tabletach i notatnikach staje się trendem. Według niektórych danych przewiduje się, że do 2027 r. Udział w rynku telefonów komórkowych AI zintegrowanych z HBM przekroczy 50%, a tablety i laptopy będą stopniowo nastąpić.

Gdy SK Hynix i Samsung Electronics dokonują przełomów w stosowaniu LPDDR i opakowaniu chipowym, mobilny HBM jest niewątpliwie dobrym wyborem.

Warto zwrócić uwagę na różnice w strategiach technologicznych obu firm, ponieważ mogą one zmienić krajobraz rynku mobilnego HBM. Podobnie jak różnice w technologii HBM na rynku centrów danych określają dominację rynku sztucznej inteligencji, Mobile HBM przyciąga uwagę jako pamięć AI dla smartfonów, komputerów, słuchawek XR i innych urządzeń, i oczekuje się, że będzie miał bezpośredni wpływ na rynek AI na urządzeniach mobilnych.

Weteran branży półprzewodników powiedział: „Samsung koncentruje się na projekcie wysokiej pasma (LP szerokie we/wy) i priorytetem jest perfekcja produktu; z drugiej strony SK Hynix koncentruje się na niskiej zużyciu energii i przerzedzeniu (VFO), priorytetem jest priorytetowo opłacalność, a jest zbyt wcześnie, aby powiedzieć, kto ma większą wartość rynkową, ponieważ każdy klient ma różne wymagania. przeszedł z badań i rozwoju technologii na kompleksową konkurencję z klientami pod względem masowej możliwości produkcji i ekosystemów klientów. Samsung zawęził lukę poprzez innowacje procesowe i ekspansję pojemności, podczas gdy SK Hynix utrzymał swoją przewagę z przewagą wydajności i spersonalizowaną strategią. Dzięki masowej produkcji HBM4 po 2025 r. Dwaj producenci przyspieszą decentralizację technologii na terminale mobilne, napędzając rewolucję wydajności smartfonów, komputerów PC i urządzeń AR/VR.

Doniesiono również, że mobilny HBM prawdopodobnie zostanie wyprodukowany w niestandardowej formie i dostarczany do producentów układów smartfonów, co zmieni poprzedni model zorientowany na dostawcę na podejście skoncentrowane na popycie. Podobnie jak SK Hynix, który wcześniej dostarczył dostosowany DRAM o niskiej mocy do zestawu słuchawkowego Apple „Vision Pro”. Ale nie jest jasne, w jaki sposób dostosowywanie różni się w zależności od firmy, ponieważ mobilny HBM jest nadal w fazie badań i rozwoju. W rzeczywistości, gdy HBM jest używany w samochodach, HBM2E SK Hynix, który jest specjalnie produkowany dla samochodów, jest dostosowywany do potrzeb określonych pól.