一个被反复提及的瓶颈

在讨论 AI 算力时,人们常关注芯片的浮点运算能力(FLOPS)。但在实际训练中,另一项指标往往更致命:内存带宽。

为什么

大模型训练的过程,可以粗略理解为:把大量参数从内存搬到计算单元,做完矩阵运算,再把结果搬回去。

计算单元的算力增长很快,但内存带宽的增长慢得多。这个不匹配被称为"内存墙"(Memory Wall)。

结果是:很多时候,昂贵的计算单元在等待数据从内存搬过来,利用率远低于理论峰值。

HBM 的做法

高带宽内存(High Bandwidth Memory,HBM)的核心思路是两点:

第一,加宽数据通道。 传统显存(GDDR)通过较窄的接口以很高的频率传输数据;而 HBM 采用极宽的接口(每颗 1024 位甚至更宽),以相对较低的频率传输,总带宽反而更高,且功耗更低。

第二,垂直堆叠。 通过硅通孔(Through-Silicon Via,TSV)技术,把多个 DRAM 裸片在垂直方向堆叠起来,再通过中介层(Interposer)与计算芯片并排封装在一起。

为什么是"并排"而不是"叠在上面"

把内存直接叠在计算芯片正上方,散热会成问题——计算芯片是主要热源,上面盖着内存会严重影响散热。

因此主流方案是通过硅中介层(Interposer):计算芯片和 HBM 并排放置在同一块中介层上,中介层内部有高密度走线负责互连。这样互连距离短、带宽高,同时热量可以从顶部散出。

代价

HBM 的成本显著高于传统显存,且产能受限。它需要使用 TSV、精密堆叠和先进封装,工艺复杂,良率是挑战。

据报道,2026 年下半年将进入国产算力大规模落地量产元年。对 AI 芯片而言,能否获得稳定的 HBM 供应,与能否造出高性能计算核心同等重要。

说明:本文技术原理为公开知识,产业信息引自央广网报道。