2015
Samsung представила на Hot Chips 2026 трьохетапну дорожню карту розвитку високошвидкісної пам’яті HBM. Її кінцевою точкою має стати архітектура zHBM, у якій процесор розміщують безпосередньо під стеком пам’яті. Компанія хоче поступово перенести частину функцій із прискорювача до базового кристала HBM, а згодом прибрати традиційне бокове з’єднання пам’яті та процесора через інтерпозер.
У сучасній HBM кілька кристалів DRAM розташовані один над одним і з’єднані вертикальними каналами. Сам стек пам’яті встановлюється поруч із прискорювачем. У HBM4 Samsung уже перевела базовий кристал на 4-нм логічний техпроцес, що дало змогу зменшити енергоспоживання та площу допоміжної логіки. Саме цей крок компанія вважає основою для подальшого перенесення функцій у саму пам’ять.
На першому етапі Samsung планує перенести на базовий кристал частину фізичного інтерфейсу та контролер пам’яті. За оцінкою компанії, контролери можуть займати близько 5–10% площі прискорювача. Якщо звільнений простір використати для обчислювальних блоків, приріст продуктивності може становити 10–20%. Одночасно Samsung пропонує нову схему ремонту дефектних комірок за допомогою SRAM на базовому кристалі.
Другий етап передбачає перетворення базового кристала на більш функціональну підсистему. На ньому можуть з’явитися датчики температури, напруги та старіння, розширені засоби самодіагностики, контролери додаткової пам’яті та окремі обчислювальні елементи. Частину завдань, сильно залежних від пропускної здатності пам’яті, можна буде виконувати безпосередньо біля DRAM, скорочуючи обмін даними з графічним або іншим прискорювачем.
Найрадикальнішим є третій етап — zHBM. У такій конструкції процесор розташовується під DRAM у справжній тривимірній структурі. Samsung розраховує розподілити канали введення-виведення по всій площі кристала та скоротити шлях даних. За внутрішніми оцінками компанії, енергоспоживання інтерфейсу може бути приблизно на 70% нижчим, ніж у HBM5, а пропускна здатність — суттєво вищою.
Головною проблемою zHBM залишається відведення тепла. Тому Samsung розглядає для такої пам’яті приблизно чотиришарові стеки, тоді як звичайна HBM може мати 12 або 16 шарів. Для виробництва також знадобляться складні технології з’єднання пластин і гібридне мідне з’єднання. Точних строків появи zHBM компанія поки не назвала.
