韩国研究院揭秘HBM未来路线图 2038年HBM8带宽达64TB/s

土耳鸡烤鸡 · 发表于 2025-6-17 12:18:05

韩国顶尖科研机构韩国科学技术院（KAIST）近期发布了一份长达371页的重磅报告，系统描绘了高带宽内存（HBM）技术从当前到2038年的演进蓝图。这份技术预测报告覆盖HBM4至HBM8五代产品，详细阐述了带宽、容量、I/O接口与散热设计的升级路径。

根据KAIST的预测，HBM技术将持续高速发展。HBM4预计将在2026年登场，其单堆栈带宽将达到2TB/s，单堆栈容量在288GB至348GB之间，接口位宽扩大至2048位，数据传输率为8 GT/s，单堆栈功耗约为75瓦。

到了2029年，HBM5有望实现商用。它在保持8 GT/s数据传输率的同时，将接口位宽翻倍至4096位，从而将带宽进一步提升至4TB/s。单堆栈容量也增长到约80GB。为了应对功耗（预计达100瓦）的增加，HBM5将引入堆叠去耦电容和3D缓存。其基础芯片将集成L3缓存、LPDDR和CXL接口，并开始应用AI工具进行物理布局优化和信号抖动抑制。

展望2032年，HBM6将成为主流。数据传输率跃升至16 GT/s，带来8TB/s的单堆栈带宽。容量预期达到120GB，功耗则攀升至120瓦。这代产品预计采用无凸点的直接键合技术，以及硅-玻璃混合中介层。架构革新将包括多塔式内存堆栈、内部网络交换以及更密集的硅通孔分布，AI设计工具的应用范围也将扩展到信号和电源建模。

最终，2038年的HBM8代表了路线图的顶峰。其单堆栈带宽将飙升至惊人的64TB/s，数据传输率达到32 GT/s，接口位宽更是扩展到惊人的16384位，单堆栈容量最大可达6144GB。伴随其强大性能的是180瓦的高功耗。在封装方面，将采用全3D堆叠结构和带有嵌入式流体通道的双面中介层实现极致散热。HBM7/HBM8架构将发生显著变化，计划内嵌NAND接口，以实现存储数据到HBM的直接传输，减少CPU/GPU/ASIC的干预。同时，AI代理将用于实时协同优化热管理、功耗控制和信号路径。

技术演进关键突破（HBM4-HBM8）
HBM4（2026）
定制化基板通过可配置基础芯片适应AI、超算等场景；接口升级到位宽2048位，带宽跃至2TB/s。

HBM5（2029）
架构上实现三维集成（堆叠去耦电容+3D缓存）；多功能基板集成L3缓存/LPDDR/CXL接口；AI赋能机器学习用于优化布线设计，抑制信号抖动。

HBM6（2032）
工艺革命引入无凸点直接键合技术；混合中介层采用硅-玻璃复合基板；效率提升依靠多塔堆叠架构和内部网络交换。

HBM7/HBM8（2038）
存储融合内嵌NAND闪存，实现存储直通；散热突破采用双面流体通道实现3D堆叠+液冷一体化设计；智能管理依赖AI实时优化供电/散热/信号路径。

技术挑战与产业定位
随着单堆栈功耗从75W飙升至180W，散热设计面临严峻考验。KAIST特别指出，HBM8的内嵌存储架构需突破“存储墙”——实现CPU/GPU/ASIC芯片对数据的零干预存取，这种颠覆性设计将重构计算范式。

需注意的是，KAIST作为研究机构（非商业实体），其预测基于当前技术趋势推演。类似的前瞻研究常见于比利时Imec、法国CEA-Leti、德国Fraunhofer等顶尖机构。历史表明，此类预测常被台积电、英特尔等制造商超越——就像5纳米工艺当年也被视为“天方夜谭”。

当16,384位宽接口在2038年成为现实，内存带宽将达到现今HBM3E的32倍。这份蓝图不仅是技术狂想，更暗含对产业界的挑战书：谁能率先突破物理极限，谁就能握住下一代超算的命脉。