可取代DDR？瞄准数据中心，三星和SK海力士竞逐高性能HBM市场
编辑：Mavis 发布：2020-03-06 12:12据韩媒报道，SK海力士距离下一代存储器HBM2E量产又近了一步。美国半导体公司Synopsys最近宣布，它将基于其封装技术向SK海力士提供一种SoC接口解决方案，用于制造HBM2E。
该SoC基于台积电7nm工艺制造，符合JEDEC的HBM2E SDRAM标准。SK海力士自去年8月份宣布成功研发HBM2E芯片，与以前的HBM2相比，新的HBM2E带宽提高了约50％，容量提高了100％。HBM2E基于每个Pin针3.6Gbps的速度以及1,024 IOPS，所支持的带宽达每秒460GB。通过TSV（直通硅）技术，最多可以垂直堆叠8个16Gb的芯片，形成密度为16GB的单封装芯片。
图片来源：SK海力士网站
HBM突破内存容量、带宽瓶颈，TSV技术功不可没
HBM（High bandwidth memory）是一款新型的CPU/GPU内存芯片（即“RAM”），就像摩天大厦中的楼层一样可以垂直堆叠。基于这种设计，信息交换的时间将会缩短。这些堆叠的芯片通过称为“中介层 (Interposer)”的超快速互联方式连接至 CPU 或 GPU。将HBM的堆栈插入到中介层中，放置于 CPU 或 GPU 旁边，然后将组装后的模块连接至电路板。
当前，HBM内存芯片仅有三星和SK海力士两家公司生产，均采用TSV技术进行容量扩展和带宽扩展。这是一种在整个硅晶圆厚度上打孔的技术，目的是在芯片的正面到背面形成数千个垂直互连，反之亦然。在早期，TSV仅被视为一种封装技术，只是替代了引线键合，克服了片外封装额局限性。但是，多年来，它已成为扩展DRAM性能和密度必不可少的工具。
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三星、SK海力士竞相角逐，抢占HBM市场
HBM DRAM作为未来可能取代DDR的技术之一，其性能、带宽和容量均有较强的优势，然而，由于其单价是目前DRAM封装的2-3倍，且其尺寸大于LPDDR4芯片。因此，目前它的市场并不大，仅应用于要求超高性能的大型数据中心。
近期，台积电宣布与博通公司合作强化CoWoS平台，新世代CoWoS技术能够容纳多个逻辑系统单芯片(SoC)，以及多达6个高频宽存储器(HBM)立方体，提供高达96GB的存储容量。CoWoS解决方案具备支援更高存储器容量与频宽的优势，非常适用于存储器密集型之处理工作，例如深度学习、5G网络、具有节能效益的数据中心、以及其他更多应用。
此外，随着5G移动通信、人工智能、自动驾驶和物联网的不断发展，以及支持平台的不断完善，对高性能服务器的需求将不断增长，HBM技术的市场前景还是十分可观的。
在高带宽存储器市场，主要有三星和SK海力士两个玩家，GlobalFoundries与SiFive也在2019年底宣布共同开发基于12LP / 12LP+ FinFET 工艺的HBM2E存储器，目前还无产品推出。
目前，三星在进度上略胜一筹，已经在今年二月份宣布容量为16GB的高带宽存储器HBM2E进入市场，然而SK海力士也是紧随其后，相信在Synopsys的协助下，也将不久打入市场。
图片来源：中国闪存市场整理
近年来，数据中心市场发展迅猛，预计在5G的推动下，数据中心对存储配置的需求将快速增长，HBM作为次世代高性能内存，随着技术逐渐成熟，成本逐渐降低，有着广阔的市场前景。
