AMD或将全面拥抱HBM，CPU和GPU都要用？

近期外网爆出传闻，AMD下一代Zen 4核心的EPYC Genoa处理器可能会配备HBM内容，以求与英特尔的下一代服务器CPU Xeon Sapphire Rapids争雄。巧合的是，近日Linux内核补丁中也透露了消息，AMD下一代基于CDNA 2核心的Instinct MI200 GPU也将用到HBM2e，显存更是高达128GB。这意味着AMD很可能会在服务器市场全面拥抱HBM。

已与消费显卡市场无缘的HBM

HBM作为一种高带宽存储器，其实是由AMD最先投入研发的高性能DRAM。为了实现这一愿景，AMD找来了有3D堆叠工艺生产经验的SK海力士，并借助互联和封装厂商的帮助，联合开发出了HBM存储器。

Fiji GPU / AMD

AMD也是首个将其引入GPU市场的厂商，并应用在其Fiji GPU上。随后2016年，三星率先开始了HBM2的量产，AMD被英伟达抢了风头，后者率先将这一新标准的存储器应用在其Tesla P100加速卡上。

当时HBM的优缺点都十分明显了，从一开始以来的带宽优势正在被GDDR6迎头赶上，设计难度和成本又是一道难以迈过的坎。虽然高端显卡上这些成本并不占大头，但中低端显卡用到HBM就比较肉疼了。但AMD并没有因此放弃HBM2，而是在Vega显卡上继续引入了HBM2。

不过，这可能也就是我们最后一次在消费级GPU上见到HBM了，AMD在之后的RDNA架构上再也没有使用HBM，仅仅只有基于CDNA架构且用于加速器的GPU上还在使用HBM。

为什么是服务器市场？

HBM是如何在服务器市场扎根的呢？这是因为HBM最适合的应用场景之一就是功率受限又需要最大带宽的环境，完美达到HPC集群中进行人工智能计算，或是大型密集计算的数据中心的要求。

A100不同规格的显存对比 / Nvidia

这也就是这些包含数据中心业务的公司持续使用HBM的原因，英伟达在性能强大的服务器GPU A100中依然在使用HBM2和HBM2e，甚至可能会在下一代Hopper结构继续沿用下去。据传，英特尔尚未面世的Xe-HP和Xe-HPC GPU也将使用HBM。

不过这两家厂商的消费级GPU都不约而同的避过了HBM，选择了GDDR6和GDDR6X，可想而知他们都不想走AMD的弯路。

AMD专利 / AMD

至于AMD在CPU上率先使用HBM也并非空穴来风，在AMD去年公布的一份专利中，就在芯片设计上出现了HBM。英特尔推出的竞品Xeon Sapphire Rapids服务器CPU也正式宣布将使用HBM，不过量产要等到2023年。这些可以看出HBM在服务器市场有多“香”，他们都开始将HBM向CPU上发展。

下一代HBM

虽然制定标准的JEDEC尚未推出HBM3的相关规范，但一直在研究下一代HBM的SK海力士在今年6月透露了HBM3的最新情报，HBM将迎来进一步的性能提升。

HBM2E和HBM3性能对比 / SK海力士

HBM2E的带宽可达460GB/s，I/O速率可达3.6Gbps，而HBM3的带宽可以达到665GB/s以上，I/O速率超过5.2Gbps。这还是只是速率的下限而已，要知道SiFive与OpenFive今年流片的5nm RISC-V SoC也加入了HBM3的IP，最高支持的数据传输率达到7.2Gbps。

SK海力士能做到如此高的性能提升，很可能得益于去年与Xperi签订的专利许可协议。这些协议中包含了DBI Ultra 2.5D/3D互联技术，可以用于3DS、HBM2、HBM3及后续DRAM产品的创新开发。传统的铜柱互联只能做到每平方毫米625个互联，而DBI Ultra可以在同样的面积下做到10万个互联。

结语

从JEDEC2018年宣布HBM2E标准以来，HBM已经近3年没有更新了。三星更是在今年2月宣布开发带有人工智能引擎的HBM-PIM，未来HBM3是否能在服务器领域继续称雄，相信当前几大厂商规划的服务器产品中HBM占比已经给出了答案。