英特爾曝光 XBM 記憶體架構,瞄準 2030 年後挑戰 HBM4

隨著生成式 AI 與高效能運算晶片持續推升高頻寬記憶體(HBM)需求,市場正面臨供應緊張、成本高昂與功耗增加等挑戰。英特爾最新曝光的專利資料顯示,公司正在研發名為 XBM(Cross-Batch Memory)的新型記憶體架構,目標瞄準 HBM4 之後的市場,並規劃與另一項 ZAM(Z-Angle Memory)技術同步發展,預計於 2030 年後尋求商業化。

XBM 以後端 DRAM 提高面積利用率

根據專利內容,XBM 的核心設計採用 1T1C(一電晶體一電容)後端 DRAM 技術。與傳統將電晶體製作於前端矽晶圓不同,後端 DRAM 會把相關元件整合至後段製程(BEOL)的金屬層中。

這種架構可提高記憶體晶片的面積使用效率,並釋放更多空間配置矽穿孔(TSV)。英特爾的設計方向,是透過增加 TSV 密度改善資料傳輸能力,進而提升整體記憶體頻寬。

單顆裸晶容量最高 5 GB,採 UCIe 介面

規格方面,XBM 每個記憶體裸晶的容量設定為 0.5 至 5.0 GB,並以維持與 HBM4 相近的晶片尺寸為設計目標。資料傳輸則透過 UCIe(Universal Chiplet Interconnect Express)通用小晶片互連通道的 I/O 區塊進行,傳輸速度最高可達 32 GT/s。

XBM 每個子通道配置 12 個資料區塊,並以 2 GHz 頻率運作。架構也採用交替排列的子通道與 TSV 通道,以改善資料路由效率,同時整合內建自我測試、備援與修復功能,協助提升記憶體堆疊的可靠度。

支援 8 層與 16 層堆疊配置

在堆疊方式上,XBM 提供不同層數的配置彈性。8 層堆疊版本最多可提供 96 個資料區塊,16 層堆疊(16-high)版本則可達 192 個資料區塊。

此外,XBM 支援多種封裝形式,包括 MoP(Memory on Package,封裝內記憶體)等方案。相關設計的目標是在較小的外觀尺寸中,同時提高記憶體容量與頻寬。

設計目標在於降低 TSV 與功耗限制

傳統 HBM 雖能提供高頻寬,但也面臨 TSV 所占面積較大、封裝與佈線複雜,以及功耗限制等問題。XBM 的架構正是針對這些瓶頸提出不同的元件配置與資料路由方式。

外界推估,XBM 最高可能帶來約 2 倍的總頻寬提升。不過,這項數據屬於目前的推估,實際效能仍須視英特爾後續公布的工程樣品、製程條件、封裝方案及系統測試結果而定。

英特爾再次布局高階記憶體市場

在替代性高頻寬記憶體技術方面,高通已提出 HBC 技術,試圖改善 LPDDR 在頻寬方面的限制,其發展方向與 XBM 部分相近。這反映出業界除了持續擴大 HBM 供應,也開始探索其他能在成本、功耗與封裝密度之間取得平衡的架構。

英特爾過去曾投入 HMC 與 MCDRAM 等 DRAM 相關技術,但最終未能大規模進入市場。此次 XBM 與 ZAM 的布局,顯示英特爾正重新調整記憶體技術策略,並試圖在 AI 帶動高階記憶體需求成長與供應緊張的環境下,爭取未來高頻寬記憶體市場的競爭位置。

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