8 دقیقه
مقدمه
شرکتهای عظیم ابری حافظه را مانند طلا میخرند. سفارشها از سمت هایپراسکیلرها (hyperscalers) به حدی افزایش یافته که قیمتها در حال رشد است و زنجیرههای تامین در تلاش برای پاسخدهیاند.
سونگ جای-هیوک، مدیر ارشد فناوری بخش Device Solutions در سامسونگ، این واقعیت را در Semicon Korea مطرح کرد و تصویری از آنچه شرکت پیشبینی میکند ارائه داد: تقاضا برای حافظههای با عملکرد بالا نه تنها در طول امسال بلکه تا سال 2027 هم در سطح بالایی باقی خواهد ماند. جملهای کوتاه. پیامد بزرگ.
تمرکز سامسونگ روی HBM4
تمرکز فوری سامسونگ روی HBM4 است؛ نسل بعدی حافظه پهنباند بالا که برای بارهای محاسباتی شدید مدلهای هوش مصنوعی طراحی شده است. پس از دورهای از فروش قوی HBM3E در سهماهه سوم و چهارم، تامینکننده اعلام کرده که قصد دارد در فصل اول سال به ارسال انبوه HBM4 حرکت کند. مشتریان شرکتی اولیه که محمولههای نخستین HBM4 را دریافت کردهاند، عملکرد را بسیار رضایتبخش توصیف کردهاند، به گفته مدیر ارشد فناوری.
ویژگیهای کلیدی HBM4
- پهنای باند بسیار بالاتر نسبت به نسلهای قبلی برای تسریع آموزش و استنتاج مدلهای بزرگ هوش مصنوعی.
- طراحی برای سازگاری با معماریهای پیشرفته شتابدهندهها و GPU/TPUهای جدید.
- قابلیت بستهبندی جمعوجورتر برای کارایی بالاتر در استفاده مرکز دادهها.
پیشرفتهای بستهبندی و مدیریت حرارتی
سامسونگ تنها به افزایش ظرفیت اکتفا نمیکند. این شرکت در حال پیشبرد فناوری بستهبندی و ترکیبات شیمیایی حرارتی است. یکی از پیشرفتهای برجسته، استفاده از باندینگ هیبریدی (hybrid bonding) برای پشتههای HBM است. با تغییر نحوه اتصال dieها، سامسونگ گزارش میدهد که مقاومت حرارتی برای پشتههای 12 لایه و 16 لایه حدوداً 20٪ کاهش یافته و در آزمونهای آزمایشگاهی دمای Die پایه تقریباً 11٪ پایین آمده است. وقتی تراشهها خنکتر کار کنند، عملکرد و قابلیت اطمینان هم بهتر میشود.
چرا کاهش مقاومت حرارتی مهم است؟
کاهش مقاومت حرارتی به این معنی است که گرما بهتر از لایههای مختلف حافظه منتقل میشود، که مستقیماً باعث میشود:
- فرکانسهای عملیاتی بالاتر بدون افزایش بیش از حد مصرف انرژی ممکن شود،
- سناریوهای Throttling (کاهش سرعت برای محافظت در برابر گرما) کمتر رخ دهند،
- طول عمر و قابلیت اطمینان ماژولها افزایش یابد.
تصویر (بدون تغییر)
معماریهای جدید: zHBM و بازچینی در محور Z
ایده دیگری در طراحی وجود دارد که zHBM نام دارد و dieهای حافظه را در راستای محور Z بازچینی میکند. این مفهوم جسورانه ادعا میکند تا چهار برابر پهنایباند را فراهم کند و در عین حال مصرف توان را حدود یکچهارم کاهش دهد. چنین تغییر معماریای میتواند نحوه توازن میان توان عملیاتی (throughput) و بودجه انرژی در مراکز داده را متحول کند.
مزایا و چالشهای zHBM
- مزایا: افزایش پهنایباند مؤثر برای بارهای کاری AI/ML، کاهش مصرف انرژی به ازای هر بیت منتقل شده، بهبود کارایی انرژی مراکز داده.
- چالشها: الزامات جدید در بستهبندی، خنکسازی و فرایندهای تولید؛ نیاز به هماهنگی میان طراحان تراشه و تولیدکنندگان حافظه؛ و مراحل آزمایشی و تأیید گسترده.
پردازش درونحافظه (PIM / Processing-in-Memory)
بخش دیگری از این داستان، پردازش در حافظه یا PIM است. سامسونگ آزمایشهایی با آرایشهای سفارشی HBM انجام داده که عناصر محاسباتی را داخل پشته حافظه قرار میدهند. سامسونگ میگوید نتیجه یک افزایش عملکرد حدود 2.8 برابر بدون از دست رفتن کارایی توان بوده است. یک نقطه اثبات: HBM-PIM در یک پیکربندی سفارشی AMD Instinct MI100 آزمایش شده، که نشان میدهد ترکیب محکم میان حافظه و منطق میتواند بارهای کاری را شتاب دهد.
چگونگی عملکرد PIM
- قابلیت انجام عملیات ساده و تکراری (مثل جمع، ضرب ماتریسی جزئی، یا عملیات بیتی) مستقیماً در لایههای حافظه قرار میگیرد،
- دادهها دیگر نیازی به انتقال مکرر بین حافظه و واحد پردازشی (CPU/GPU) ندارند،
- این امر تاخیر را کاهش میدهد و مصرف انرژی مربوط به تردد دادهها را کم میکند و منجر به افزایش عملکرد کلی میشود.
خلاصهٔ فنی
خلاصه: هایپراسکیلرها تقاضای بیسابقهای برای HBM ایجاد کردهاند و سامسونگ پاسخ میدهد با HBM4، باندینگ هیبریدی، zHBM، و PIM—هر یک طراحیشده تا پهنایباند را افزایش و مشکلات حرارتی یا مصرف توان را کاهش دهند.
زمانبندی عرضه و وضعیت صنعتی
تاریخهای انتشار برای محصولات مجهز به باندینگ هیبریدی یا zHBM هنوز مبهم است. این بخش از داستان را باید دنبال کرد: اینکه آیا این فناوریها از میز آزمایشگاه به رکهای سرور با همان سرعتی که بازار و تقاضا نیاز دارند منتقل میشوند یا خیر. سال آینده نشان خواهد داد کدام نوآوریها قابلمقیاساند و کدامها در سطح آزمایشی باقی میمانند.
عوامل تعیینکننده در تجاریسازی
- سرعت پذیرش از سوی هایپراسکیلرها و تولیدکنندگان سرور،
- توان تولید کارخانهها و انعطافپذیری زنجیره تأمین،
- قابلیت اطمینان و آزمونهای طولانیمدت در محیطهای عملیاتی واقعی،
- هزینه نسبت به بازده (TCO) در مراکز داده و مزایای انرژی-بهرهوری.
بازار حافظه و پیامدهای تجاری
به هر روی، بازار حافظه آمادهٔ یک دوی سرعت پایدار به نظر میرسد. پرسش این است: کدام بازیگران میتوانند سرعت تقاضا را حفظ کنند؟ جمعیتهای عظیم مشتریان ابری (مثل ارائهدهندگان زیرساخت ابری، شرکتهای هوش مصنوعی، و دیتاسنترهای تخصصی) سفارشات حجیم ثبت کردهاند که تا سالهای آینده بازتاب خواهد داشت. این تحرکات احتمالاً اثراتی در قیمتها، زمان تحویل، و سرمایهگذاریهای جدید در خطوط تولید نیمههادی خواهد داشت.
پیامدهای کوتاهمدت و بلندمدت
- کوتاهمدت: افزایش قیمتها و فشار بر زنجیره تأمین منجر به رقابت شدید برای دریافت اولویت تولید میشود.
- بلندمدت: سرمایهگذاری در فناوریهای بستهبندی جدید، اتوماسیون تولید، و ساخت ظرفیتهای اضافی میتواند عرضه را متعادل کند؛ در عین حال نوآوریهای معماری (مانند zHBM و PIM) ممکن است بازار را بازتعریف کنند.
جنبههای فنی که باید دنبال شوند
برای تحلیلگران فنی و مدیریتی، چند جنبه کلیدی وجود دارد که باید زیر نظر باشند:
- پیشرفتهای فرایند تولید و نرخ بازده (yield) برای پشتههای بلند HBM،
- پیشرفت در مواد و طراحیهای خنککننده که کاهش حرارتی را تحقق میبخشند،
- سازگاری معماریهای شتابدهنده (GPU/TPU/سرورها) با HBM4 و zHBM،
- نتایج بنچمارکها و تستهای میدانی نشاندهنده توقعات عملکرد واقعی و تفاوت با ادعاهای آزمایشگاهی.
تحلیل رقابت و مزیت سامسونگ
سامسونگ بهعنوان یکی از بازیگران عمده حافظه، ترکیبی از مزیتهای تولید، تحقیق و توسعه، و نزدیکی با مشتریان هایپراسکیل را دارد. حرکت به سمت باندینگ هیبریدی و PIM نشان میدهد که شرکت نه تنها در افزایش ظرفیت بلکه در بهبود کارایی انرژی و گرما نیز سرمایهگذاری میکند. این موارد میتواند سامسونگ را در برابر رقبا تقویت کند، اما بازیگران دیگری در صنعت نیمههادی نیز روی راهحلهای متفاوت یا مکمل کار میکنند و رقابت برای نوآوری در بستهبندی و طراحی تراشه شدت خواهد گرفت.
چشمانداز عملکرد و پایداری
سرمایهگذاری در HBMهای جدید نه تنها عملکرد را افزایش میدهد، بلکه میتواند به اهداف پایداری مراکز داده نیز کمک کند. با کاهش مصرف انرژی به ازای هر عملیات و افزایش بازدهی محاسبات، مراکز داده میتوانند ردپای کربنی خود را کاهش دهند. این نکته برای سازمانهایی که هدف کاهش انتشار گازهای گلخانهای را دنبال میکنند اهمیت فزایندهای دارد.
نتیجهگیری
در مجموع، تقاضای بیسابقه برای حافظههای پهنباند بالا (HBM) بازار را برای یک دوره طولانیتر از آنچه بسیاری انتظار داشتند تحت فشار قرار داده است. سامسونگ با HBM4، باندینگ هیبریدی، zHBM، و PIM به این نیاز پاسخ میدهد و تلاش دارد هم پهنایباند را بالا ببرد و هم مشکلات توان و حرارت را کاهش دهد. اما چالش اصلی در این است که کدام یک از این فناوریها سریعاً از آزمایشگاه به رکهای سرور خواهند آمد و آیا ظرفیت تولید و زنجیره تأمین قدرت همراهی با هایپراسکیلرها را خواهند داشت یا خیر.
بازار حافظه آمادهٔ یک دویدن مداوم است؛ سوال این است: چه کسانی میتوانند همراهی کنند؟
منبع: gsmarena
ارسال نظر