HBM是什麼，美國為什麼要限制中國取得HBM？

昨日，據知情人士爆料稱，美國拜登政府希望限制高頻寬記憶體（HBM）技術的對華出口，HBM是什麼，為什麼美國要限制中國獲取HBM？

一、HBM是什麼？

HBM，High Bandwidth Memory，即高頻寬儲存器，是一種新型的CPU/GPU記憶體晶片。

二、記憶體為什麼重要？

隨著巨量資料時代的到來，傳統的記憶體技術已經難以滿足日益增長的計算需求。在高效能運算（HPC）、人工智慧（AI）、資料中心、以及高階遊戲等領域，算力要求的幾何級提升，對記憶體的頻寬和容量要求越來越高。

在這樣的背景下，HBM技術應運而生，它代表了記憶體技術的革命性進步。

三、記憶體技術的演進

自1960年代動態隨機存取儲存器（DRAM）發明以來，已經經歷了顯著的演進：

SIMM記憶體：最初的記憶體形式，有30個引腳，資料匯流排為8位。

EDO DRAM ： 90年代流行，容量和速度有所提升，資料匯流排為32位，容量從4MB到16MB不等。

SDR SDRAM ：隨著CPU升級，記憶體技術迎來大革命，記憶體頻率與CPU外頻同步，大幅提升了資料傳輸效率。

DDR SDRAM ：即雙倍速率SDRAM，提升了傳輸速率，是SDR SDRAM的升級版。歷經DDR2、DDR3、DDR4，目前DDR5 SDRAM的起始頻率高達4800MHz，工作電壓進一步降低至1.1V，頻寬大幅提升。

LPDDR （Low Power Double Data Rate SDRAM）：專為低功耗移動裝置設計，已發展出多個版本，包括LPDDR2、LPDDR3、LPDDR4、LPDDR4X和LPDDR5。

GDDR （Graphics Double Data Rate）：專為圖形處理設計的視訊記憶體類型，包括GDDR2、GDDR3、GDDR4和GDDR5等，具有更高的頻率和頻寬。

HBM ：透過矽通孔（TSV）技術垂直連接多個DRAM晶片，大幅提升資料處理速度的高附加價值、高效能產品。

四、HBM的技術原理

HBM技術的核心在於其獨特的3D堆疊架構和TSV（Through-Silicon-Via）技術：

HBM記憶體結構與封裝技術圖解

3D堆疊架構： HBM透過垂直堆疊多個DRAM晶片層，極大地增加了單位面積內的記憶體容量。每一層DRAM都透過微凸點（Micro Bumps）與邏輯晶片（如GPU或CPU）相連。

TSV技術： TSV技術是實現3D堆疊的關鍵，它透過在矽晶片中垂直貫穿的導電通路連接不同層次的電路，極大地減少了晶片間的連接長度和電阻。

高頻寬序列介面： HBM使用序列介面與處理器通訊，與傳統的並行介面相比，它能夠在更小的引腳數量下提供更高的資料傳輸速率。

五、HBM的優勢

HBM與GDDR 5技術對比

高頻寬：由於採用了序列介面和最佳化的訊號傳輸技術，HBM能夠提供遠超傳統DRAM的頻寬，滿足高效能計算的需求。

高容量：透過3D堆疊技術，HBM在相同的晶片面積內可以整合更多的DRAM層，從而提供更大的記憶容量。

低功耗： HBM的垂直堆疊結構減少了資料傳輸的距離，從而降低了功耗。同時，TSV技術的應用也有助於減少功耗。

小尺寸： HBM的3D堆疊設計使得記憶體模組的尺寸大大減小，有助於實現更緊湊的系統設計。

六、HBM的發展歷程

自2014年首款HBM產品發表至今，HBM技術已發展至第五代，分別是：HBM（第一代）、HBM2（第二代）、HBM2E（第三代）、HBM3（第四代）、HBM3E（第五代），HBM晶片容量從1GB升級至24GB ，頻寬從128GB/s提升至1.2TB/s，資料傳輸速率從1Gbps提高至9.2Gbps。

七、美國為什麼要限制中國取得HBM

目前，AI和深度學習演算法需要處理龐大的資料集，HBM的高頻寬和大容量特性使其成為最理想的記憶體解決方案，限制中國獲取HBM，是為了限制中國發展大規模高效能計算的硬體能力，最終是為了限制中國AI產業的發展。 （power大力出奇蹟）