HBM是什么，美国为什么要限制中国获取HBM？

昨日，据知情人士爆料称，美国拜登政府希望限制高带宽内存（HBM）技术的对华出口，HBM是什么，为什么美国要限制中国获取HBM？

一、HBM是什么？

HBM，High Bandwidth Memory，即高带宽存储器，是一种新型的CPU/GPU内存芯片。

二、内存为什么重要？

随着大数据时代的到来，传统的内存技术已经难以满足日益增长的计算需求。在高性能计算（HPC）、人工智能（AI）、数据中心、以及高端游戏等领域，算力要求的几何级提升，对内存的带宽和容量要求越来越高。

在这样的背景下，HBM技术应运而生，它代表了内存技术的一次革命性进步。

三、内存技术的演进

自20世纪60年代动态随机存取存储器（DRAM）发明以来，已经经历了显著的演进：

SIMM内存：最初的内存形式，有30个引脚，数据总线为8位。

EDO DRAM：90年代流行，容量和速度有所提升，数据总线为32位，容量从4MB到16MB不等。

SDR SDRAM：随着CPU升级，内存技术迎来大革命，内存频率与CPU外频同步，大幅提升了数据传输效率。

DDR SDRAM：即双倍速率SDRAM，提升了传输速率，是SDR SDRAM的升级版。历经DDR2、DDR3、DDR4，目前DDR5 SDRAM的起始频率高达4800MHz，工作电压进一步降低至1.1V，带宽大幅提升。

LPDDR（Low Power Double Data Rate SDRAM）：专为低功耗移动设备设计，已经发展出多个版本，包括LPDDR2、LPDDR3、LPDDR4、LPDDR4X和LPDDR5。

GDDR（Graphics Double Data Rate）：专为图形处理设计的显存类型，包括GDDR2、GDDR3、GDDR4和GDDR5等，具有更高的频率和带宽。

HBM：通过硅通孔（TSV）技术垂直连接多个DRAM芯片，大幅提升数据处理速度的高附加值、高性能产品。

四、HBM的技术原理

HBM技术的核心在于其独特的3D堆叠架构和TSV（Through-Silicon-Via）技术：

HBM 内存结构与封装技术图解​

       3D堆叠架构：HBM通过垂直堆叠多个DRAM芯片层，极大地增加了单位面积内的内存容量。每一层DRAM都通过微凸点（Micro Bumps）与逻辑芯片（如GPU或CPU）相连。

TSV技术：TSV技术是实现3D堆叠的关键，它通过在硅芯片中垂直贯穿的导电通路连接不同层次的电路，极大地减少了芯片间的连接长度和电阻。

高带宽串行接口：HBM使用串行接口与处理器通信，与传统的并行接口相比，它能够在更小的引脚数量下提供更高的数据传输速率。

五、HBM的优势

HBM与GDDR 5技术对比

高带宽：由于采用了串行接口和优化的信号传输技术，HBM能够提供远超传统DRAM的带宽，满足高性能计算的需求。

高容量：通过3D堆叠技术，HBM在相同的芯片面积内可以集成更多的DRAM层，从而提供更大的内存容量。

低功耗：HBM的垂直堆叠结构减少了数据传输的距离，从而降低了功耗。同时，TSV技术的应用也有助于减少功耗。

小尺寸：HBM的3D堆叠设计使得内存模块的尺寸大大减小，有助于实现更紧凑的系统设计。

六、HBM的发展历程

自2014年首款HBM产品发布至今，HBM技术已经发展至第五代，分别是：HBM（第一代）、HBM2（第二代）、HBM2E（第三代）、HBM3（第四代）、HBM3E（第五代），HBM芯片容量从1GB升级至24GB，带宽从128GB/s提升至1.2TB/s，数据传输速率从1Gbps提高至9.2Gbps。

七、美国为什么要限制中国获取HBM

目前，AI和深度学习算法需要处理庞大的数据集，HBM的高带宽和大容量特性使其成为最理想的内存解决方案，限制中国获取HBM，是为了限制中国发展大规模高性能计算的硬件能力，最终是为了限制中国AI产业的发展。

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