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[導(dǎo)讀]通過Rambus提供的IP產(chǎn)品、開發(fā)工具套件,以及全面系統(tǒng)級集成支持,減少了客戶設(shè)計實現(xiàn)的難度,大幅縮短了開發(fā)時間。

通過Rambus提供的IP產(chǎn)品、開發(fā)工具套件,以及全面系統(tǒng)級集成支持,減少了客戶設(shè)計實現(xiàn)的難度,大幅縮短了開發(fā)時間。

近年來,隨著人工智能應(yīng)用(人工智能和機器學(xué)習(xí),即AI/ML)的興盛,對算力與內(nèi)存帶寬的要求又推到了一個新層次,據(jù)統(tǒng)計,從2012年到2019年,人工智能訓(xùn)練集增長了30萬倍,每3.43個月翻一番,支持這一發(fā)展速度需要的遠不止摩爾定律所能實現(xiàn)的改進,這需要從架構(gòu)開始,做算法、硬件和軟件的共同優(yōu)化,才能不斷提升系統(tǒng)性能以滿足人工智能訓(xùn)練的需求。內(nèi)存帶寬對系統(tǒng)整體算力的影響至關(guān)重要,業(yè)界為了拓展內(nèi)存帶寬絞盡腦汁,在高帶寬數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)靠近計算和寸內(nèi)計算等多個方向持續(xù)研究,志在減少數(shù)據(jù)在存取環(huán)節(jié)消耗的時間,打破“存儲墻”。

其中,高帶寬數(shù)據(jù)通信是目前進展最迅速且商業(yè)化最成功的方向之一。近日,在存儲接口技術(shù)上有30多年技術(shù)積累的硅知識產(chǎn)權(quán)(Silicon IP)和芯片提供商Rambus——從公司名可以看出該公司與存儲接口技術(shù)的聯(lián)系,即英文隨機存儲器RAM和總線Bus的組合——舉行線上新品發(fā)布會,宣布推出新一代高帶寬存儲產(chǎn)品解決方案HBM2E,Rambus將HBM2E的性能正式提高到4.0 Gbps。

Rambus  HBM2E 4Gbps 發(fā)送端眼圖


高帶寬內(nèi)存( High Bandwidth Memory )是一種立體(3維或2.5維)堆疊存儲方案。該概念最早由AMD在2008年引入,以解決PC系統(tǒng)對存儲容量提升導(dǎo)致的功耗和尺寸不斷增加的問題,通過與韓國海力士等公司合作,由海力士在2013年生產(chǎn)了第一批HBM存儲器,該技術(shù)也于當(dāng)年10月被標準組織JEDEC(電子元件工業(yè)聯(lián)合會,Joint Electron Device Engineering Council)接受為標準JESD235。


此后HBM技術(shù)發(fā)展不斷向前推進,2016年JEDEC通過HBM2標準JESD235a,在2018年末,JEDEC宣布對HBM2規(guī)范更新至HBM2E,以提升帶寬和容量。當(dāng)傳輸速率上升到每管腳3.6Gbps時,HBM2E可以實現(xiàn)每堆棧461GB/s的內(nèi)存帶寬。此外,HBM2E支持12個DRAM的堆棧,內(nèi)存容量高達每堆疊24 GB。


Rambus IP核產(chǎn)品營銷高級總監(jiān) Frank Ferro表示:在人工智能訓(xùn)練領(lǐng)域,廠商對帶寬的需求已經(jīng)超過1TB每秒,Rambus的HBM2E正是瞄準人工智能訓(xùn)練市場。籍此HBM2E發(fā)布,Rambus將會為人工智能/機器學(xué)習(xí)的客戶提供更加完整的解決方案,幫助客戶進一步地提高帶寬,滿足客戶在帶寬上的需求。


Rambus IP核產(chǎn)品營銷高級總監(jiān) Frank Ferro



據(jù)Frank Ferro介紹,HBM2E的開發(fā)過程,也得益于生態(tài)伙伴的相互配合與協(xié)作。例如SK海力士,SK海力士推出的第一代HBM2E產(chǎn)品數(shù)據(jù)傳輸速率達到3.6Gbps,在Rambus和SK海力士的通力合作下,雙方又將HBM2E內(nèi)存的速率提升到了4.0Gbps。在開發(fā)HBM2E產(chǎn)品過程中,Rambus還與世芯電子(Alchip)合作,以解決硅中介層(interposer)和封裝的挑戰(zhàn),而封裝的具體實現(xiàn)則是由臺積電來完成,利用2.5D CoWoS(Chip on Wafer on Substrate)技術(shù),臺積電為Rambus產(chǎn)品打造了封裝的完整解決方案。


Rambus在HBM上優(yōu)勢體現(xiàn)在方案完整與經(jīng)驗豐富上。Rambus提供完全集成而且經(jīng)過驗證的PHY(物理層)以及內(nèi)存控制器IP解決方案,在物理層面實現(xiàn)完整的集成互連,除了內(nèi)存子系統(tǒng)之外,Rambus提供的PHY也經(jīng)過了硬核化處理,集成了輸入輸出(IO)與去耦(Decap)電路,也完備了時序收斂工作,Rambus還提供包括內(nèi)插板和封裝參考設(shè)計在內(nèi)的系統(tǒng)級設(shè)計支持,利用Lab Station(實驗站開發(fā)環(huán)境),用戶可以實現(xiàn)PHY與DRAM互連的調(diào)試。通過Rambus提供的IP產(chǎn)品、開發(fā)工具套件,以及全面系統(tǒng)級集成支持,減少了客戶設(shè)計實現(xiàn)的難度,大幅縮短了開發(fā)時間。在競爭激烈的市場中,越短的上市時間,越接近成功。


高帶寬存儲技術(shù)對信號完整性要求很高,F(xiàn)rank Ferro表示,自創(chuàng)立開始,Rambus就以擅長信號完整性處理著稱,30多年來更是積累起很多獨家竅門(Know-how)。在整個HBM與中介層互連的過程中,至少包括上千條不同的數(shù)據(jù)鏈路,這些鏈路有不少是跑在Gbps級別速率。要確保系統(tǒng)信號完整性,就需要從多個層面著手。首先,必須要確保所有鏈路之間留出足夠的物理空間,并對關(guān)鍵路徑做完整的信號完整驗證。其次,中介層材料選擇對信號完整性影響極大,尤需慎重?!拔覀儽仨氁紤]材料的厚度,以及電磁輻射相關(guān)的物理參數(shù),在所有方向上都要去做信號完整性分析和仿真,這些分析和仿真結(jié)合Rambus歷史數(shù)據(jù)庫,就可以實現(xiàn)極佳的系統(tǒng)信號完整性。”


而且,自2017年起,Rambus就已經(jīng)推出了HBM的解決方案,是市場上最早提供HBM解決方案廠商之一。到2020年10月,Rambus已經(jīng)又有第三代PHY和第二代內(nèi)存控制器,在全球范圍有50過個成功項目案例。除了在臺積電7納米工藝上開發(fā)了HBM2E,Rambus也與其他晶圓代工廠有廣泛合作,在格芯(Global Foundries)采用14納米與12納米制程生產(chǎn)HBM2,速率達到2.0Gbps,Rambus還在配合格芯用12納米制程開發(fā)HBM2E產(chǎn)品;在三星,Rambus正在就HBM2E在14及11納米制程上實現(xiàn)進行合作。Frank Ferro對Rambus的項目經(jīng)驗非常自信:“基于我們非常豐富的產(chǎn)品線,Rambus與所有主流晶圓廠商都有合作,也支持所有主流制程和工藝節(jié)點。”


面向人工智能訓(xùn)練領(lǐng)域的中國新興芯片公司燧原科技就采用了Rambus的HBM2E解決方案。Rambus可靠的HBM2內(nèi)存子系統(tǒng)IP提供了AI芯片所需的超高帶寬性能,非常適合燧原科技的云AI培訓(xùn)需求。作為該接口IP的補充,Rambus還提供硅中介層和封裝參考設(shè)計,并支持信號和電源完整性 (SI/PI)分析。


Rambus大中華區(qū)總經(jīng)理Raymond Su

Rambus大中華區(qū)總經(jīng)理Raymond Su表示,Rambus已經(jīng)注意到中國市場在全球人工智能發(fā)展方面走在相對前沿位置,中國市場對于Rambus全球市場至關(guān)重要,Rambus中國團隊會致力于在中國不斷地擴大和深化和中國客戶的合作關(guān)系聯(lián)盟。Rambus的產(chǎn)品主要聚焦于基礎(chǔ)架構(gòu)許可、硅IP授權(quán)以及內(nèi)存緩沖芯片業(yè)務(wù),經(jīng)過30多年積累,Rambus已經(jīng)先后取得過2900多項專利和應(yīng)用授權(quán)。

“Rambus將會為中國市場帶來最新和最先進的技術(shù),緊密地和中國云廠商、OEM和ODM合作,推動內(nèi)存產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)。我們我們會和廣大的中國客戶一起攜手努力,緊密協(xié)作,扎根中國、深耕中國!” Raymond Su最后強調(diào)。

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