AMD 新专利 HB-DIMM：有效实现内存带宽翻倍

在半导体技术飞速发展的当下，内存带宽的提升一直是行业关注的焦点。本文由半导体产业纵横（ID：IC VIEWS）综合报道，一种全新的 DDR5 技术崭露头角，它能够将速度翻倍至 12.8Gbps。

以硬件为核心的升级往往存在一定的局限性，因为这会带来升级架构或改进逻辑 / 半导体利用率的 “开销”。不过，AMD 公司凭借其新专利，通过一种相对更为简便的技术，成功地将 DDR5 内存带宽输出提高了一倍，该技术被称为 “高带宽 DIMM”（HB-DIMM）。此专利并非单纯聚焦于 DRAM 工艺升级，而是巧妙地集成了 RCD（寄存器 / 时钟驱动器）和数据缓冲芯片，以此来提高内存带宽，所以是以 DIMM 为中心的创新。

图:AMD的HB-DIMM专利

从专利内容来看，HB-DIMM 技术并不着重于 DRAM 的改进。它通过简单的重新定时和多路复用操作，将内存带宽从每引脚 6.4 Gb/s 提升至每引脚 12.8 Gb/s，有效地实现了输出翻倍。借助 RCD，AMD 实际上是利用板载数据缓冲区，将两个正常速度的 DRAM 流组合成一个更快的处理器流，从而在分配给主机系统时使带宽翻倍。

该技术的应用程序主要用于 AI 和其他带宽受限的工作负载，但该专利还提到了另一个有关 APU/iGPU 的有趣实现。这涉及使用两种不同的“内存插头”：标准 DDR5 PHY 和添加的 HB-DIMM PHY。较大的内存池将来自 DDR5，而较小的内存池将旨在通过上述 HB-DIMM 方法更快地移动数据。

图:使用APU实施HB-DIMM

对于 APU 而言，这种方法非常适合设备上的 AI 应用。在系统处理大量数据流式传输的 AI 任务时，更快的响应速度是首选。随着边缘 AI 在传统系统中的重要性日益增加，这种方法将使 AMD 受益匪浅。然而，这种方法也存在唯一的缺点，即促进高内存带宽所需的功率要求会增加，这就需要有效的冷却机制来保障系统的稳定运行。

AMD 作为半导体领域的领先企业之一，此前曾与 SK 海力士合作设计了 HBM，这充分显示了他们在该领域的专业实力。HB-DIMM 方法看起来确实极具潜力，因为它在无需依赖先进 DRAM 芯片的情况下，有效地将内存带宽提高了一倍。

在 AI 应用浪潮的推动下，高性能存储器的需求持续攀升，以 HBM 为代表的 DRAM 市场发展势头迅猛。同时，为了进一步满足市场需求，存储厂商也在积极酝酿新一轮 DRAM 技术 “革命”。

不止是美光，三星也在前不久表示下一代 DRAM 技术进展顺利。除了 1b DRAM 正在顺利量产之外，4F Square DRAM 技术也在顺利开发，计划在 2025 年开发出 4F Square DRAM 的初始样品。SK 海力士在 IEEE VLSI symposium 2025 上提出了未来 30 年的全新 DRAM 技术路线图以及可持续创新的方向。SK 海力士首席技术官 Cha Seon Yong 表示，通过现有的技术平台进行微缩，性能和容量的提升越来越困难。为了克服这些限制，SK 海力士将把 4F² VG（垂直栅极）平台和 3D DRAM 技术应用于 10 纳米及以下工艺，并在结构、材料和组件方面进行创新。

日前，Yole Intelligence 联合 Intel、Micron 共同发布内存与计算技术发展态势，核心揭示了内存性能提升速度已无法匹配计算需求的爆炸式增长，呈现出以下关键矛盾与趋势：

1.计算需求加速 vs 内存带宽滞后

左侧图表显示计算芯片的核心数量（of cores）和带宽需求（GB/s）持续上升（如核心数从个位数增至上百，带宽从200GB/s升至800GB/s），反映AI、高性能计算等场景对算力的渴求。中间图表却表明每个核心的带宽实际在下降（如早期单核带宽较高，随着核心数增加，分摊到单核的带宽减少），形成“算力越强，内存越挤”的瓶颈。

2.DRAM密度扩展放缓

右侧图表通过三个阶段展示DRAM裸片密度的历史演变：1990-2005年（Phase 1）:密度每3年翻倍（1Mb → 2Gb）。

2005-2015年（Phase 2）:工艺进步推动每2年翻倍（2Gb→ 16Gb）。

2015年后（Phase 3）:技术逼近物理极限，密度仅每4年翻倍（16Gb→ 32Gb需更长时间）。

3.技术失衡的后果

“内存墙”问题加剧：计算性能的提升因内存带宽不足而受限，尤其在多核/众核场景下，单核带宽下降导致效率降低。

新兴需求雪上加霜：AI训练、自动驾驶等应用依赖海量实时数据，但DRAM密度和带宽的缓慢改进难以满足需求。

4.行业隐含方向

短期方案：通过HBM（高带宽存储器）、CXL协议等提升内存子系统效率。

长期突破：需依赖存算一体（In-Memory Computing）、新型存储介质（如3D XPoint）或架构革命（Chiplet异构集成）。

AMD 的 HB-DIMM 新专利为内存带宽提升带来了新的思路和方法，同时整个 DRAM 行业也在不断探索新的技术路径，以应对日益增长的计算需求。