作為“AI加速年”，2024年人工智能進展迅猛。得益于GPU、TPU等硬件計算能力的持續(xù)提升、算法優(yōu)化的深化以及數(shù)據(jù)收集規(guī)模的擴大，AI模型在自然語言處理、計算機視覺、自動駕駛等多個領域取得了顯著突破。例如，OpenAI、Google和Meta等公司推出的超大規(guī)模模型推動了AI技術的前沿發(fā)展，且模型訓練的規(guī)模不斷創(chuàng)下新紀錄。

然而，隨著模型規(guī)模的擴大，AI擴展法則迎來了新的挑戰(zhàn)。如何優(yōu)化訓練方法、降低計算成本并提高模型能效，成為當前研究的重點。隨著AI模型、特別是大規(guī)模深度學習模型在訓練和推理中對計算資源和內存帶寬的需求不斷增加，傳統(tǒng)內存技術（如DDR）已無法滿足大規(guī)模模型的需求，這使得HBM技術變得至關重要。

而作為HBM技術的下一代升級，HBM4有望顯著提升性能，尤其在AI和高性能計算領域。它將為突破當前瓶頸提供強有力的硬件支持，助力大規(guī)模深度學習模型的訓練和推理，進一步推動AI技術的進步。Rambus日前在業(yè)界率先推出了HBM4內存控制器IP，旨在在進一步推動高帶寬內存技術的應用，滿足日益增長的AI計算需求。

“縱觀整個行業(yè)，我們發(fā)現(xiàn)處理器花費大量時間等待內存中的數(shù)據(jù)返回才能對其進行處理。更高帶寬的內存可以更快地將數(shù)據(jù)返回到處理器，從而減少等待時間，提高數(shù)據(jù)處理效率，并降低延遲。功耗效率的提高也使我們能夠以更低的成本完成處理，因此HBM4的優(yōu)勢在于可以通過減少等待時間來提高性能，以及通過降低功耗來降低運營成本?！苯瘴覀冇行覅⒓恿舜舜沃匕醢l(fā)布，Rambus研究員兼杰出發(fā)明家Steven Woo博士針對新產(chǎn)品進行了精彩的講解。

HBM4來了，單個堆棧帶寬已達1.6TB/s

通過一個中介層的物理連接，HBM內存得以與處理器相連，該層在連接結構中起到了至關重要的作用。所有這些組件最終通過基板連接并焊接在PCB上，確保了內存和處理器之間的緊密協(xié)作。HBM內存的多層堆疊架構使得每個內存芯片能夠直接與處理器進行連接，并通過1024根信號路徑進行數(shù)據(jù)傳輸。這些信號路徑包括命令、地址、時鐘等多個附加信號，隨著HBM3標準的實施，信號路徑數(shù)量增加到約1700條，超出了傳統(tǒng)PCB的承載能力。

作為內存設備與處理器之間的橋梁，為了滿足這些高密度信號需求，HBM3采用了硅中介層技術。硅中介層能夠在極小的空間內蝕刻出更多的信號路徑，從而支持更高的帶寬需求，并保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝院头€(wěn)定性。這種精密的設計使得HBM內存不僅能提供更高的帶寬和容量，還能顯著降低延遲，優(yōu)化了能效，并將內存占用面積最小化。因此，HBM內存在需要極高數(shù)據(jù)吞吐量和低延遲的應用場景中，尤其是在AI訓練和高性能計算領域，發(fā)揮著重要作用。

作為高性能計算和AI領域的重要技術，HBM發(fā)展經(jīng)歷了多個階段，從第一代到最新的HBM4，每一代的改進都在不斷推動內存技術的邊界。

從HBM的第一代到第二代、2E、3E，每一代最顯著的變化就是單個堆棧帶寬的顯著提升。隨著技術的不斷進步，HBM3E在帶寬上的突破尤為突出，單個設備的帶寬已經(jīng)超過1.2TB/s，滿足了高帶寬內存需求日益增長的市場。主要DRAM制造商，如SK海力士、美光和三星，已宣布推出支持9.6Gbps數(shù)據(jù)傳輸速率的HBM3E設備，推動了HBM技術的普及和應用。

隨著HBM3E的成功，下一代HBM技術的研發(fā)進入了一個新的階段。當前正在開發(fā)的HBM4，作為JEDEC標準化的最新一代技術，預示著內存技術將在性能上取得進一步的突破。雖然HBM4的具體參數(shù)尚未最終確定，但從已知的開發(fā)數(shù)據(jù)來看，HBM4的單個堆棧帶寬已經(jīng)達到了1.6TB/s，相比HBM3E進一步提升，這一進步不僅帶來了更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，還為大規(guī)模AI模型的訓練和高性能計算任務提供了更強的支持。

HBM技術的不斷升級離不開內存控制器的支持，尤其是在更高帶寬和更復雜架構的推動下。Rambus作為內存控制器IP提供商，在這一過程中發(fā)揮著至關重要的作用。憑借著最新發(fā)布的HBM4控制器IP，Rambus將會助力內存客戶加速推出HBM4的相關產(chǎn)品。

業(yè)內首款HBM4控制器IP，加速下一代AI工作負載

Rambus宣布推出業(yè)內首款HBM4控制器IP，旨在為下一代AI工作負載提供更強大的硬件支持。隨著AI技術的快速發(fā)展，特別是在大規(guī)模深度學習模型和高性能計算領域，對內存帶寬的需求愈加迫切。Rambus的HBM4控制器IP正是為此而設計，能夠支持新一代HBM內存的部署，廣泛應用于AI加速器、圖形處理器（GPU）以及其他高性能計算應用。

全新的HBM4控制器IP基于HBM3的性能基礎，進一步提升了數(shù)據(jù)吞吐量，達到了全新的水平。其提供32個獨立通道的接口，數(shù)據(jù)寬度可高達2048位。以6.4Gbps的數(shù)據(jù)速率為例，HBM4的總內存吞吐量將比HBM3提高超過兩倍，達到1.64TB/s。這一提升為大規(guī)模數(shù)據(jù)處理提供了更加高效的解決方案，尤其適用于需要高帶寬的AI和高性能計算任務。

“HBM4控制器IP跟前一代相比最大的改進和區(qū)別就是能夠支持更大的帶寬，我們的控制器能夠以更高的速度從DRAM獲取數(shù)據(jù)并將其傳回處理器?！盨teven Woo強調到，“功耗也更加重要，我們的IP不僅設計為低延遲，而且還具有高能效，因為這些對于處理器來說也很重要?！?

與Rambus的HBM3E控制器一樣，HBM4內存控制器IP同樣具備模塊化和高度可配置的特點。客戶可以根據(jù)不同應用場景的需求，定制合適的內存控制器，滿足在尺寸、性能和功能方面的多樣化要求?？蛇x的關鍵功能包括錯誤更正碼（ECC）、讀-修改-寫（RMW）操作以及錯誤清理等，這些都能進一步提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

定制化服務，確保高效成功的HBM系統(tǒng)設計

Rambus推出的HBM4控制器IP不僅在性能上有所突破，還為客戶提供了高度定制化的服務，幫助其根據(jù)具體應用場景的需求，精確選擇合適的內存解決方案。無論是尺寸、性能還是功能，Rambus都提供靈活的選項，以滿足各類高性能計算、AI加速和圖形處理等領域的需求。關鍵的可選功能包括錯誤更正碼（ECC）、讀-修改-寫（RMW）操作及錯誤清理等，進一步提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

為了確保客戶能夠順利完成系統(tǒng)集成，Rambus與領先的PHY供應商展開了戰(zhàn)略合作，確保用戶能夠根據(jù)需要選擇合適的第三方PHY，并保證流片成功。Rambus在HBM內存領域深耕多年，積累了豐富的經(jīng)驗和技術積淀，其市場份額一直領先，并已成功完成超過100次的HBM設計項目。Rambus不僅交付了業(yè)界領先的HBM3E內存控制器，還提供了業(yè)內數(shù)據(jù)傳輸速率最高的HBM2E控制器，速率高達每秒4Gbps。憑借多年的技術積累，Rambus能夠確?？蛻粼陂_發(fā)過程中高效推進，避免重新設計，確保一次流片成功。

為進一步提高開發(fā)效率并確保高質量的產(chǎn)品交付，Rambus還為客戶提供了三大主要支持服務。首先，通過控制器測試平臺，Rambus為客戶提供完整的控制器代碼庫回歸測試，涵蓋廣泛的測試序列，包括特定控制器與PHY的組合測試，并基于功能覆蓋率進行驗證，確保系統(tǒng)的完整性和穩(wěn)定性。

此外，Rambus還提供了驗證IP，并與Avery Design Systems（現(xiàn)為西門子子公司）長期合作，為客戶提供多種驗證功能模塊（BFM），如內存模塊BFM、主機內存控制器BFM和PHY BFM。Rambus深知，成功的系統(tǒng)設計離不開對物理中介層（PHY）的有效支持，因此，Rambus盡最大努力為各類第三方PHY提供廣泛支持，確保其控制器能夠與各種PHY完美匹配、認證并通過驗證，幫助客戶輕松實現(xiàn)高效集成。

通過這些定制化的服務和全方位的技術支持，Rambus為客戶提供了強大的技術保障，使他們能夠在復雜的高性能計算和AI加速領域中，順利完成系統(tǒng)設計與集成，最終實現(xiàn)一次流片成功，避免任何開發(fā)過程中的障礙。

領先布局未來AI內存需求發(fā)展，賦能最高性能AI應用

據(jù)悉，在Rambus內部不僅設置有常規(guī)的產(chǎn)品研發(fā)部門，還有一個名為“Rambus Labs”的研究機構，專門著眼于未來的內存需求，研究如何改進未來的人工智能內存，包括如何提供更快的內存、更高的容量和更好的功耗效率。而這也就是Rambus能夠持續(xù)引領HBM控制器的技術進步，領先于市場提供對人工智能的近期以及未來幾年的需求的IP組合技術方案的原因所在。

HBM4 控制器的推出意味著內存行業(yè)現(xiàn)在有了一個新的領先解決方案，它具有更高的性能，可以支持下一代AI應用。“回想過去十年，人工智能已經(jīng)取得了巨大的進步，現(xiàn)在我們能夠進行語言處理。新的應用之所以成為可能，實際上是因為有了更好的硬件，而HBM4控制器IP對內存行業(yè)的意義在于，我們正在支持下一代應用程序，這將使用戶以及硬件和軟件開發(fā)人員受益?！盨teven Woo說到。