Samsung Bắt Đầu Sản Xuất Hàng Loạt HBM2 Thế Hệ Aquabolt

Khoảng giữa tháng 01/2018, Samsung đã công bố bắt đầu sản xuất hàng loạt bộ nhớ HBM2 thế hệ 2 có tên mã Aquabolt. Các chip nhớ mới sẽ có dung lượng 8 GB, đạt tỷ lệ truyền tải 2.4 Gbps trên mỗi pin. Để đạt được tốc độ 2.4 Gbps, Samsung đã áp dụng các công nghệ mới, liên quan đến thiết kế kết nối điện theo chiều dọc qua silicon TSV và kiểm soát nhiệt độ.

Samsung định hướng cho dòng bộ nhớ thế hệ mới tập trung vào các ứng dụng như HPC, AI và giải pháp đồ họa. Aquabolt có kiến trúc tương tự thế hệ HBM2 Flarebolt, mỗi đế KGSD, bao gồm 8 IC bộ nhớ dung lượng 8 Gb liên kết thông qua TSV trong thiết lập xếp lớp stack 8-Hi. Mỗi KGSD có độ rộng bus nhớ 1024-bit, mỗi pin cho tốc độ truyền 2.4 Gbps, giúp băng thông của bộ nhớ có thể đạt đến 307.2 GB/s cho mỗi stack.

Khi hiệp hội JEDEC công bố cấu hình HBM2 từ hồi năm 2015, cấu hình chỉ đưa ra 3 chuẩn tốc độ dành cho loại bộ nhớ bao gồm 1 Gbps, 1,6 Gbps và 2 Gbps ở điện áp 1,2 V dành cho nhân và hệ thống truy xuất I/O tương ứng với các tham số timing. Các nhà sản xuất được tự do thử nghiệm tốc độ, và phát triển các sản phẩm thực tế theo yêu cầu của riêng về hiệu năng và mức tiêu thụ điện năng. Trong khi đó, bộ nhớ HBM2 tiêu chuẩn có tốc độ là 1.6 Gbps hoặc 2 Gbps với xung nhịp thực tế lần lượt là 800 MHz và 1 GHz. Nên để đạt tốc độ trên 2 Gbps, Samsung đã tăng điện áp đầu vào cho HBM2 lên thành 1.35 V, trên mức cho phép của cấu hình nhưng vẫn có thể sản xuất hàng loạt như trên thế hệ Flarebolt trước đây.

Tuy nhiên, thế hệ HBM2 Aquabolt mới hoạt động ở tốc độ 2.4 Gbps, cao hơn thiết kế tiêu chuẩn, nhưng vẫn sử dụng điện áp 1.2 V. Samsung cho biết, để tăng xung nhịp lên 1.2 GHz đồng thời giảm điện áp xuống 1.2 V, hãng đã áp dụng một cơ chế giảm nhiễu xung nhịp song song giữa hơn 5000 liên kết TSV bên trong stack. Ngoài ra, Samsung cũng tăng số lượng thermal bump – nốt tản nhiệt được làm từ các tấm film mỏng nhiệt điện, đóng vai trò quản lý nhiệt cho chip – giữa các đế DRAM để phân bổ nhiệt cân bằng trên toàn KGSD, giúp giải phóng nhiệt hiệu quả hơn.

Cuối cùng, bộ nhớ HBM2 Aquabolt cũng được tích hợp một lớp bảo vệ vào dưới package nhằm tăng độ bền. SK Hynix cũng đang sản xuất chip nhớ HBM2 2.4 Gbps trong Q1/2018, nên Samsung sẽ không thế độc quyền trên thị trường chip nhớ tốc độ cao trong những tháng tiếp theo.