近期外網(wǎng)爆出傳聞，AMD下一代Zen 4核心的EPYC Genoa處理器可能會配備HBM內(nèi)容，以求與英特爾的下一代服務器CPU Xeon Sapphire Rapids爭雄。巧合的是，近日Linux內(nèi)核補丁中也透露了消息，AMD下一代基于CDNA 2核心的Instinct MI200 GPU也將用到HBM2e，顯存更是高達128GB。這意味著AMD很可能會在服務器市場全面擁抱HBM。

已與消費顯卡市場無緣的HBM

HBM作為一種高帶寬存儲器，其實是由AMD最先投入研發(fā)的高性能DRAM。為了實現(xiàn)這一愿景，AMD找來了有3D堆疊工藝生產(chǎn)經(jīng)驗的SK海力士，并借助互聯(lián)和封裝廠商的幫助，聯(lián)合開發(fā)出了HBM存儲器。

AMD也是首個將其引入GPU市場的廠商，并應用在其Fiji GPU上。隨后2016年，三星率先開始了HBM2的量產(chǎn)，AMD被英偉達搶了風頭，后者率先將這一新標準的存儲器應用在其Tesla P100加速卡上。

當時HBM的優(yōu)缺點都十分明顯了，從一開始以來的帶寬優(yōu)勢正在被GDDR6迎頭趕上，設計難度和成本又是一道難以邁過的坎。雖然高端顯卡上這些成本并不占大頭，但中低端顯卡用到HBM就比較肉疼了。但AMD并沒有因此放棄HBM2，而是在Vega顯卡上繼續(xù)引入了HBM2。

不過，這可能也就是我們最后一次在消費級GPU上見到HBM了，AMD在之后的RDNA架構上再也沒有使用HBM，僅僅只有基于CDNA架構且用于加速器的GPU上還在使用HBM。

為什么是服務器市場？

HBM是如何在服務器市場扎根的呢？這是因為HBM最適合的應用場景之一就是功率受限又需要最大帶寬的環(huán)境，完美達到HPC集群中進行人工智能計算，或是大型密集計算的數(shù)據(jù)中心的要求。
這也就是這些包含數(shù)據(jù)中心業(yè)務的公司持續(xù)使用HBM的原因，英偉達在性能強大的服務器GPU A100中依然在使用HBM2和HBM2e，甚至可能會在下一代Hopper結構繼續(xù)沿用下去。據(jù)傳，英特爾尚未面世的Xe-HP和Xe-HPC GPU也將使用HBM。

不過這兩家廠商的消費級GPU都不約而同的避過了HBM，選擇了GDDR6和GDDR6X，可想而知他們都不想走AMD的彎路。
至于AMD在CPU上率先使用HBM也并非空穴來風，在AMD去年公布的一份專利中，就在芯片設計上出現(xiàn)了HBM。英特爾推出的競品Xeon Sapphire Rapids服務器CPU也正式宣布將使用HBM，不過量產(chǎn)要等到2023年。這些可以看出HBM在服務器市場有多“香”，他們都開始將HBM向CPU上發(fā)展。

下一代HBM

雖然制定標準的JEDEC尚未推出HBM3的相關規(guī)范，但一直在研究下一代HBM的SK海力士在今年6月透露了HBM3的最新情報，HBM將迎來進一步的性能提升。
HBM2E的帶寬可達460GB/s，I/O速率可達3.6Gbps，而HBM3的帶寬可以達到665GB/s以上，I/O速率超過5.2Gbps。這還是只是速率的下限而已，要知道SiFive與OpenFive今年流片的5nm RISC-V SoC也加入了HBM3的IP，最高支持的數(shù)據(jù)傳輸率達到7.2Gbps。

SK海力士能做到如此高的性能提升，很可能得益于去年與Xperi簽訂的專利許可協(xié)議。這些協(xié)議中包含了DBI Ultra 2.5D/3D互聯(lián)技術，可以用于3DS、HBM2、HBM3及后續(xù)DRAM產(chǎn)品的創(chuàng)新開發(fā)。傳統(tǒng)的銅柱互聯(lián)只能做到每平方毫米625個互聯(lián)，而DBI Ultra可以在同樣的面積下做到10萬個互聯(lián)。

結語

從JEDEC2018年宣布HBM2E標準以來，HBM已經(jīng)近3年沒有更新了。三星更是在今年2月宣布開發(fā)帶有人工智能引擎的HBM-PIM，未來HBM3是否能在服務器領域繼續(xù)稱雄，相信當前幾大廠商規(guī)劃的服務器產(chǎn)品中HBM占比已經(jīng)給出了答案。