HBM 的未來(lái)是光速 - 集成光子學(xué)的未來(lái)設(shè)計(jì)

HBM 的未來(lái)不僅是光明的：它還具有光速、超帶寬和超低功耗。 在今年的開(kāi)放計(jì)算項(xiàng)目 (OCP) 全球峰會(huì)上，三星先進(jìn)封裝團(tuán)隊(duì) Yan Li 向我們展示了一個(gè)比我們想象的更加集成的未來(lái)：隨著高帶寬內(nèi)存 (HBM) 的進(jìn)一步發(fā)展，熱和晶體管密度問(wèn)題可能會(huì)得到解決。 通過(guò)光子學(xué)來(lái)解決。 

光子學(xué)基于一種可以對(duì)單個(gè)光子（光的粒子/波）信息進(jìn)行編碼的技術(shù)，這意味著它改善了（幾乎）我們當(dāng)前計(jì)算環(huán)境中我們關(guān)心的一切。 功耗大幅降低（發(fā)射的是光粒子而不是電子流），處理速度也得到提高（延遲達(dá)到飛秒級(jí)，傳播速度接近光速極限）。 實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)只需要工程、量子物理學(xué)和人類(lèi)的聰明才智。

就目前情況而言，該行業(yè)通過(guò)兩種方法在集成光子學(xué)和 HBM 方面取得了明顯進(jìn)展。 人們可以看到光子中介層夾在基礎(chǔ)封裝層和頂層之間，頂層包含邏輯（例如 GPU）和 HBM 本身，充當(dāng)它們之間的通信層。 這個(gè)未來(lái)似乎代價(jià)高昂——需要中介層，還需要使用光子 I/O 配置本地邏輯和 HBM。

另一種方法是將 HBM 存儲(chǔ)體與芯片封裝完全解耦。 您無(wú)需處理中介層的芯片封裝復(fù)雜性（包括物流），而是將 HBM 組從小芯片本身移開(kāi)，并將它們（通過(guò)光子學(xué)）連接到邏輯。 這簡(jiǎn)化了 HBM 和邏輯的芯片制造和封裝成本，并消除了從數(shù)字到光學(xué)的復(fù)雜的電路內(nèi)本地轉(zhuǎn)換。

從這個(gè)角度來(lái)看，這種做法聽(tīng)起來(lái)最明智。 但是，這也意味著對(duì)服務(wù)器規(guī)范進(jìn)行更深入的重新思考，并且也可能導(dǎo)致“HBM 內(nèi)存立方體”成為現(xiàn)實(shí)——HBM 內(nèi)存庫(kù)預(yù)加載到指定的光子接口上。 因?yàn)槟呀?jīng)將 HBM 與芯片本身分離，并且假設(shè)您保留標(biāo)準(zhǔn)光通信接口，那么您就可以看到一種“可升級(jí)”產(chǎn)品 - 其處理方式就好像它是最好的 RAM 套件一樣。

該演示還詳細(xì)介紹了三星 HBM 封裝（已在 2.5D 和 3D 解決方案中提供），并簡(jiǎn)要概述了摩爾定律的賽馬以及半導(dǎo)體小型化成本不斷增加的情況，以解釋為什么光子學(xué)是最重要的 確實(shí)是我們未來(lái)的一部分。 未來(lái)有多遠(yuǎn)很難說(shuō)，但路卻消失在很遠(yuǎn)的地方。