存储芯片大战:关键技术争夺战,中国能否破局?

薪科技快评 2024-04-04 09:13:18
存储芯片,新一轮争霸战

存储巨头三星和SK海力士在HBM市场激战正酣,同时在GDDR 7和CXL领域开启新战局。GDDR 7率先成为争夺焦点。

GDDR 7新战争

GDDR7:下一代显卡内存

三星和 SK 海力士在 GTC 2024 上展示了即将推出的 GDDR7 内存解决方案,有望比预期更早进入市场。

早期推出预期

与行业人士的讨论表明,GDDR7 可能会在下一代 Nvidia Blackwell 和 AMD RDNA 4 GPU 中亮相,比最初预期的要早。

影响

GDDR7 将提供更高的带宽和更低的功耗,为即将推出的显卡提供显着的性能提升。

美光预计 GDDR7 解决方案将于年底推出,以符合 JEDEC 标准。SK 海力士和三星已展示产品,尽管最终标准可能会影响其兼容性。

SK 海力士和三星携 16Gb (2GB) DDR5 内存芯片闪耀亮相。这些芯片已投入生产,预计将于今年年底上市。尽管 24Gb (3GB) 芯片尚未准备好在首批产品中登场,但有望在 2025 年问世。

NVIDIA GTC 2024 传出消息称,消费级 Blackwell GPU 预计于年底上市。AMD RDNA 4 上市时间尚未公布。

从历史上看,在 10 月至 12 月的时间范围内看到“RTX 5090”Blackwell 卡是非常有意义的。Nvidia 一直非常擅长以两年为周期推出新的 GPU 架构,这一点可以追溯到十年前。Maxwell GTX 900 系列于 2014 年 9 月推出,Pascal GTX 10 系列于 2016 年 5 月推出,Turing RTX 20 系列于 2018 年 9 月推出。

然后我们在 2020 年 9 月推出了 Ampere 和 RTX 30 系列——正好赶上了加密货币激增将毁掉未来两年的一切——最终 Ada Lovelace 和 RTX 40 系列于 2022 年 10 月至 11 月推出。

尽管有关 Blackwell 消费级 GPU 于 2024 年上市的质疑,但近期行业访谈显示,RTX 40 系超级更新并未影响 Blackwell 的发布时间。此外,在 GTC 上展出的 Blackwell B200 等产品有力地表明,RTX 50 系列很可能于 2024 年底推出。

传闻中的Blackwell系列GPU中,顶级型号GB202将配备512位内存接口,而降级的GB203将采用256位接口。推测GB202可能采用两个GB203芯片的双芯片解决方案,通过NV-HBI连接,类似于GB200设计。这种结构可以解释内存总线宽度的翻倍,否则,384位接口似乎是更合理的选择。

最新消息!GDDR7 16Gb 芯片即将面世,可提供高达 32GB 的 VRAM。

对于期待中的 "RTX 5090",这种配置完美匹配其 512 位内存接口,带来超凡性能。

然而,"RTX 5080" 预计采用 256 位接口,这会略微影响其 VRAM 容量。

采用 16Gb GDDR7 芯片可为 GPU 提供 16GB VRAM,满足目前大多数工作负载的需求。然而,AMD 已销售 16GB 卡多年,为最大化性能,可考虑等待 24Gb GDDR7 设备上市,提供 24GB VRAM。这将比另一张 16GB 卡更具优势。

更重要的是,正是位于 Nvidia、AMD 和 Intel 等前两大解决方案之下的 GPU,这些 24Gb 芯片才变得重要。我们现在看到很多游戏中 12GB 的 VRAM 基本上是您想要获得最大游戏性能的最低配置。

以《Horizon Forbidden West》为例,注意RTX 3080 10GB和RTX 4070 12GB卡。这两个 GPU 在 1080p 和 1440p 下基本上是平分秋色的,但 3080 在 4K 下的性能大幅下降,因为它超过了 10GB VRAM。

如果我们已经推出需要 12GB 的游戏,那么开始交付更多具有 12GB 以上的主流级 GPU 才有意义。AMD 的RX 7800 XT和RX 7900 GRE都有 16GB 内存,价格约为 500-550 美元,而 Nvidia 的RTX 4070和RTX 4070 Super只有 12GB,因为它们使用 192 位内存接口。但如果 Nvidia 等待 24Gb GDDR7,同样的 192 位接口可以轻松提供 18GB 的总 VRAM,并且在 PCB 两侧都有芯片的翻盖模式下,该数字可以翻倍。

得益于 24Gb GDDR7,即使 RTX 4060 Ti 和 RTX 4060 的 128 位总线宽度较窄,也不会严重影响性能。12GB 内存可通过每个 32 位通道的一台设备分配,因此无需消费者版的 RTX 4060 Ti 配备 16GB 内存。AMD 也将采用类似的方法,未来的 RX 7600 级别 GPU 将配备 12GB 内存,而非 8GB。

这不仅仅与内存容量有关,尽管这确实很重要。据三星称,GDDR7 的速度将高达 32 Gbps,而 SK 海力士则表示将提供高达 40 Gbps 的 GDDR7 芯片。即使我们坚持使用较低的数字,每个设备的速度为 128 GB/s,或者 128 位接口的速度为 512 GB/s,192 位接口的速度为 768 GB/s。两者都会显着增加内存带宽,这将解决我们对当前一代较低层 GPU 的第二个担忧。40 Gbps GDDR7 会将 128 位接口提升至 640 GB/s,将 192 位总线提升至 800 GB/s,不过我们怀疑最早要到 2025 年末才能在消费类 GPU 中看到这种配置。

这本身并不是什么新信息,但现在一切都开始汇集在一起。根据我们所听到和看到的情况,我们预计下一代 Nvidia 和 AMD GPU 将全面采用 GDDR7 内存,首批解决方案可能会在 2024 年底之前推出。

这些将是极致性能和价格模型,更宽的接口仍可提供 16GB 至 32GB 的内存。一旦更高容量的非双倍 GDDR7 芯片广泛普及,第二波浪潮可能会采取通常的交错发布方式,并于 2025 年推出。希望这被证明是正确的,因为我们不希望看到明年推出更多 8GB 显卡。

争霸CXL

三星电子和 SK 海力士推出 CXL 内存技术,为人工智能提供强大支持。CXL 内存突破传统限制,释放人工智能的无限潜力。

三星电子和 SK 海力士将亮相 MemCon 2024,展示引领下一代内存市场的 CXL 技术。

继 GTC 2024 成功推出 HBM 后,两家公司致力于通过 CXL 定义下一代内存标准。CXL 旨在通过高速互连和数据传输,增强服务器和数据中心性能。加入 MemCon 2024 展会,三星和 SK 海力士将展示其创新解决方案以推动行业发展。

三星电子 DS 部门美洲副总裁 Jinman Han 将发表题为“用于 AI 的高容量、高内存带宽创新:CXL 和 HBM”的主题演讲。这些创新将为人工智能应用提供所需的内存性能,使其能够有效处理海量数据集并产生准确的见解。

三星电子宣布将在即将举行的国际固态电路会议 (ISSCC) 上展示其尖端的 CXL 和 HBM 解决方案。

三星电子 DS 部门美洲内存研究中心负责人 Choi Jin-hyuk 副总裁、内存业务部门 DRAM 开发总监 Hwang Sang-jun 副总裁和内存解决方案实验室总裁兼首席技术官 Yang Seok-gi 副总裁将分别介绍这些解决方案。

深入了解 SK 海力士的 CXL 技术开发现状,由存储系统架构副总裁 Kim Ho-sik 主讲。主题:“人工智能 CXL:下一代 HBM 的变革者?”

CXL作为下一代存储技术备受瞩目,与HBM协同工作,满足生成型AI和数据中心数据量激增的需求。

CXL的优势在于“灵活扩展内存容量”。它是一种PCIe集成接口标准,可高效构建高性能计算系统,因其可大幅提升内存带宽、简化内存扩展而受到青睐。

三星电子和 SK 海力士致力于通过 CXL 2.0 内存扩展下一代内存生态系统。随着英特尔预计在年中推出支持 CXL 2.0 标准的第 5 代 Xeon 处理器,两家公司正积极准备在今年内量产 CXL 2.0 内存产品,并提升产能以满足需求。

三星电子率先推出业界首款 CXL 2.0 支持的 128GB DRAM,并在 2023 年 12 月开发了 4 款 CXL 内存模块产品:CMM-D、CMM-DC、CMM-H 和 CMM-HC。该产品组合展示了三星在 CXL 技术领域的领导地位,致力于提供高性能内存解决方案。

三星电子已成功验证 CXL 内存,并计划使用自有 CXL 控制器替换来自澜起科技的控制器。这将大大提升三星电子在 CXL 领域的竞争力,预计对全球 CXL 市场产生重大影响。

SK海力士引领CXL内存创新,推出了业界首款集成CXL计算功能的内存解决方案(CMS)。2023年10月,该公司在OCP峰会上展示了其基于CXL的CMS和拉取存储器解决方案,展示其技术优势。

CXL 内存市场前景广阔

根据 Yole Development 的预测,到 2028 年,全球 CXL 市场规模将超过 150 亿美元,复合年增长率为 68%。

CXL 控制器市场预计将从 2022 年的 9600 万美元飙升至 2029 年的 7.627 亿美元,复合年增长率高达 65.7%。这归功于对高带宽、低延迟互连解决方案的强劲需求。

HBM 市场的竞争

存储器市场迎来了生成式 AI 革命,AI 处理器内存需求激增。韩国存储器行业因其以往的低成本、大规模生产策略而备受瞩目,但如今面临着适应 AI 驱动内存优化需求的挑战。这一转变为新一代存储器解决方案创造了巨大机遇。

科技联盟与微加工技术助力三星及海力士开拓新市场。三星电子与主要美企合作,而海力士则专注技术进步。通过比较分析,预测未来市场格局。

HBM 革命性技术,解锁数据高速传输。独特优势:毗邻 CPU 和 GPU,以最快的速度处理信息,成为半导体行业的颠覆者。

2016年,行业专家李锡熙预测了HBM的巨大潜力。尽管当时HBM商业化程度极低,但如今已成为NVIDIA、AMD等半导体巨头的核心内存,为SK海力士创造了巨大的价值。

HBM 是一种高性能存储半导体,通过使用硅通孔 (TSV) 垂直堆叠多个 DRAM(动态随机存取存储器)芯片,显着提高数据处理速度。它最大限度地提高了带宽(输入和输出数据的路径),促进高速并行操作。

与传统DRAM采用有限品种的大规模生产模式不同,HBM是一种通过与客户合作创建的“定制存储器”。因此,HBM的竞争优势不仅在于高效制造和堆叠DRAM,还在于针对每个处理器量身定制的优化。HBM从第一代(HBM)到现在的第五代(HBM3E)已经开发并量产,包括第二代(HBM2)、第三代(HBM2E)和第四代(HBM3)。

在 ChatGPT 引领的生成式 AI 热潮中,HBM 凭借其最大化的数据处理速度,已成为存储芯片行业的重要组成部分。虽然整个 HBM 市场由 SK 海力士和三星电子瓜分,但 SK 海力士处于领先地位,在主流第四代 HBM (HBM3) 领域占据了 90% 以上的市场份额(根据市场研究机构 TrendForce 的数据)。HBM的平均售价比DDR4 DRAM高出约五倍。SK海力士去年第四季度在全球半导体存储器领域迅速恢复盈利,很大程度上归功于HBM。

在初期,SK 海力士和三星的 HBM 技术不相伯仲。然而,三星率先量产了 HBM2,于 2015 年底实现了 HBM 的商业化,获得了显著优势。

SK海力士积极投资HBM研发,成功受惠于三星的带动。2017年,公司在利川建立了研发中心。两年后,中心竣工,SK海力士投入巨资稳定TSV工艺,该工艺是HBM制造的关键技术。在Lee Seok-hee领导下发起的早期HBM开发工作,由Park Jung-ho和Kwak Noh-jung成功延续。

HBM2E 技术引领着 HBM 市场,而 SK 海力士以其创新的 Mass Reflow Molded Underfill (MR-MUF) 工艺占据主导地位。MR-MUF 技术在芯片堆叠过程中插入保护材料,比竞争对手的逐层薄膜覆盖方法更有效、散热性更强,为 HBM2E 应用带来卓越的性能。

SK海力士率先量产HBM3,在市场增长时获得早期优势。该公司瞄准Nvidia最先进的H100 GPU,提供针对其优化的HBM3。

三星电子随后在去年7月量产HBM3,但尚未向主要客户Nvidia全面出货。

错失 HBM 领域的早期优势导致三星失去了市场领先地位。

2019 年,三星解散了 HBM 研发团队,而 SK 海力士同时大力提升相关技术能力。这一判断失误使三星错失了人工智能半导体市场起飞前的关键机会。

三星未能及时建立研发中心和整合研究人员,错失了 HBM 战略时机,无法在 2020 年代 AI 内存市场崛起前集中构建下一代内存研发机构和系统化开发能力。

三星内部报告揭示,半导体部门官僚化阻碍了对市场需求的敏捷反应。存储器部门的高层管理人员因其对 DRAM 的专注而难以接受创新或进行前瞻性投资,从而限制了公司的决策灵活性。

三星的旧有业务模式,以 D-RAM 和 NAND 闪存等小规模产品为中心,阻碍了其对快速变化趋势的灵活调整。传统上,三星专注于制造技术,与如今通过外部合作打造 AI 存储市场的策略大相径庭。这些曾经是专家的官僚领导者,如今难以适应时代需求。

三星半导体部门历来由 D-RAM 实验室资深人员领导,例如:

- 前副董事长金基南(负责 DS)

- 前董事长权五贤(负责 DS)

这种传统表明,来自 D-RAM 开发和设计团队的领导者在推动三星半导体业务的成功方面发挥着至关重要的作用。

SK海力士汇聚了行业专家的多元背景,包括 LG半导体、现代微电子和海力士自身,塑造了具有开放包容的组织文化。

下一代显卡预计将于 2024 年底推出,配备 GDDR7 内存,可显著提升性能。

三星和 SK 海力士已在 GTC 上展示了 GDDR7 芯片。这款新内存标准将提供高达 36 Gbps 的带宽,比当前的 GDDR6X 快 75%。

预计新显卡将采用 5nm 工艺,比当前的 8nm 工艺更先进,能效更高,性能更强。这些显卡有望为游戏、内容创建和数据科学等应用带来重大升级。

研究表明,使用 AI 聊天机器人的企业中,57% 的企业体验到客户满意度提升,49% 的企业看到运营成本降低。

现代汽车集团在电动汽车领域取得显着成就,2023年销量飙升至75,452辆,较去年增长超过4倍。该集团的电动汽车销售额占全球电动汽车市场的12.7%,使其成为全球第四大电动汽车制造商。 现代汽车集团的 IONIQ 系列电动汽车在韩国、美国和欧洲市场均表现出色,推动了整体电动汽车销量大幅增长。

-对此,您有什么看法见解?-

-欢迎在评论区留言探讨和分享。-

0 阅读:219

薪科技快评

简介:薪科技评说,发现技术的点滴,记录科学的飞跃!