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伺服器變革:儲存從HBM到CXL

2024-06-26碼農

本文參考自「 」,文章參考「 」, 通常單台傳統伺服器價格在1 萬美金以內, 而搭載8張 H100算力卡的DGX H100AI伺服器價值量可達40萬美 (300萬人民幣左右)。

關於最新超算算力市場現狀, 請參閱文章:

自然語言的運算、圖形的處理 需要大量記憶體協助運算及存 , 並且AI伺服器對數據傳輸速率有著更高要求, 催生了 儲存及PCB價值量的增長。

從供應鏈角度出發,探討儲存、PCB,以及更上遊的封測、制造環節的產業機遇。

AI三要素包括算力、互聯和儲存,從伺服器供應鏈角度看,儲存是AI時代變革重點。

處理器效能不斷提升,「記憶體墻」成為電腦系統的瓶頸。 電腦系統的執行受到處理器和記憶體的配合影響,但處理器效能因 莫耳定律 斷提升,而記憶體DRAM的傳輸頻寬沒有跟隨工藝的演進而快速增長,導致訪存時延遲高、效率低,嚴重制約處理器效能發揮,即出現「記憶體墻」。在AI和視覺等領域,需要大量的記憶體頻寬來支持復雜的計算操作,若記憶體效能落後,會導致實際算力下降50%甚至90%。

HBM 是目前用於打破「記憶體墻」的重要技術之一。 高頻寬記憶體(HBM)是一種基於3D堆疊工藝的高效能DRAM,可以提供更高的記憶體 頻寬和更低的能耗,適用於高記憶體頻寬需求的套用場合,如HPC、網路交換裝置等。最新的HBM3E產品可提供超過1TB/s的數據頻寬,具有8Gb/s的I/O速率,緩解了因記憶體部件延遲而阻礙算力增長的問題。

HBM技術細節請參考「 」。

根據Yole Group統計,2023年海麗仕以55%的營收占比在HBM市場占據主導權,其後 是三星和美光,營收占比分別為41%和3%。美光早期在堆疊式DRAM的探索中最先選擇了HMC技術,在數據傳輸時延遲和速度方面存在劣勢,但其及時轉向,在2020年推出首款HBM2產品,此後躍過HBM3,直接投入研發HBM3E,並於2023年7月釋出24GB 8-HighHBM3E。

三家原廠最新的HBM3E產品對比來看, 低能耗是美光的主要有利競爭,三星擁有更小的堆疊間隙,有利於更高層數堆疊,SK海麗仕則得 益於其開發的MR-MUF技術,散熱效能優異。

AI伺服器需求核心在於更大頻寬的儲存,帶來了儲存技術路線變革:

1) CXL (compute express link):全新的互聯技術標準,其帶來的DRAM池化技術可以大大節因數據中心的建設成本,同時帶動DRAM的用量。

2)MCR/MDIMM (Multiplexer Combined Ranks):大大提高記憶體頻寬, AMD已經在MemCon 2023上表達了它幫助推動JEDEC的MRDIMM開放標準 的 承諾,英特爾也與SK hynix和瑞薩合作,基於與MRDIMM類似的概念,開發了多路合並陣列(MCR)DIMM

3)PCIe 5.0 (Peripheral Component Interconnect Express 5.0):新一代 匯流排技術 ,構建了更加高速的序列通訊系統標準。

MCR/MRDIMM可以很好的滿足AI伺服器對記憶體頻寬的高需求, 該技術將多個DRAM記憶體模組組合在一起,透過將兩個Rank形成偽多記憶體 通道(Pseudo Channel),並使用專門的控制器(介面芯片)來管理它們之間的數據傳輸,並大大提高記憶體頻寬, 理論上,MCR/MRDIMM記憶體的頻寬是DDR5的兩倍

瀾起科技 已於2022年完成MCR控制芯片(MRCD/MDB)研發。

美光在HBM市場起步晚於三星和SK海麗仕,但於2023年7月率先釋出HBM3E完成新產品反超。 後續產品規劃上,根據美光披露的產品路線圖, 其預計將於 2025年釋出36GB 12-High HBM3E用以完善其HBM3E產品線,並於2026年推出革命性產品36GB 12-High HBM4 ,頻寬預計將超過1.5TB/s。

預計在2027 年前,美光將對HBM4產品容量進一步升級,釋出48GB 16-High HBM4。2028年,美光預計釋出頻寬升級至2 TB/s 以上的HBM4E。2023-2028年內,美光幾乎年均推出一款HBM系列新產品,展示出其對高速增長HBM市場的勃勃雄心。

瀾起科技擁有兩大產品線,互連類芯片產品線和津逮服務 器平台產品線。其中,互連類芯片產品主要包括記憶體介面芯片、記憶體模組配套芯片、PCIe Retimer芯片、MXC芯片、CKD芯片等,津逮伺服器平台產品包括津逮CPU和混合安全記憶體模組。

新品序列基本在2023年完成研發及送樣, 未來業績核心驅動一是DDR5芯片不斷叠代保持價值量,二是新品逐步上量開啟成長空間。高效能運力產品方面 Retimer,MRCD/MDB已經實作出貨,並在推進開展DDR5第四子代RCD、第二子代MRCD/MDB芯片和PCIe 6.0 Retime芯片的研發。

聚辰股份是國產EEPROM龍頭廠商。產品主要包括EEPROM、音圈馬達驅動芯片、智慧卡芯片和NOR Flash,並廣泛套用於智慧型手機、汽車電 子、白色家電等眾多領域。 公司持續拓寬EEPROM產品的套用領域,與瀾起科技合作開發的SPD EEPROM產品於2021年第四季度實作量產。

記憶體邁入DDR5世代,SPD EEPROM必需性突顯 。除記憶體介面芯片RCD、DB外,序列檢測集線器(SPD)是記憶體管理系統的關鍵組成部份, 適用於DDR5系列LRDIMM、RDIMM、UDIMM、SODIMM等記憶體模組。伴隨DDR5記憶體滲透率不斷提升,SPD EEPROM將迎來更廣闊的的市場空間。

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