随着AI算力需求快速上升,存储带宽与容量压力同步加大,HBM之后的下一代存储方案也开始浮出水面。Samsung Electronics与SK hynix近日分别公布了各自的技术方向,但路线明显不同。
据业内消息,面对现有HBM在带宽和容量扩展上的瓶颈,两家公司已着手布局新方案。Samsung Electronics聚焦3D垂直堆叠,通过缩短存储与AI加速器之间的物理距离来降低数据搬运开销;SK hynix则选择将HBM与高带宽闪存(HBF)等不同类型存储分层部署并加以互联,以提升整机容量和运行效率。
Samsung Electronics推出的zHBM,改变了以往HBM与AI加速器(xPU)并排放置的封装方式,转而将HBM垂直堆叠在加速器上方。HBM本身是通过多层DRAM堆叠提升带宽的存储方案。Samsung Electronics表示,采用zHBM的接口系统,性能较HBM5最高可提升8倍,能效最高提升3倍,热阻则降至原来的一半以下。公司还同步展示了将硅通孔(TSV)引入V-NAND的“zNAND-O”,以及400层以上的第十代“V10 BV-NAND”。
SK hynix则与SanDisk联合发布了HBF的首个标准规格。与采用堆叠DRAM的HBM不同,HBF是以垂直堆叠NAND Flash构建的新型存储层,定位介于高速HBM与大容量SSD之间。该标准基于8层和16层NAND Die堆叠两种配置,定义了最高512GB容量,并设置三个带宽等级,支持0.4TB/s至3.0TB/s。处理器互联方面,HBF采用开放标准UCIe。相关规范已通过开放协作组织OCP公开,联盟成员包括Google与Tenstorrent。
◆ 从成熟HBM迈向新结构,背后直指“物理极限”
两家公司之所以调整技术路线,根本原因在于业界普遍认为,现有HBM架构已逐步逼近物理极限。Samsung Electronics DRAM开发部门负责人Kim Kyung-ryun在“FMS 2026”主题演讲中介绍3D架构“zHBM”时表示,客户对内存性能的要求已提升至10倍级别,而HBM4、HBM5等现有2.5D结构存在明显上限,进一步突破需要转向3D垂直堆叠。他指出,当加速器与存储处于同一平面时,数据往返路径更长,时间成本和功耗也会随之上升。
这一问题在美国举行的半导体设计会议“Hot Chips 2026”上也再次被提及。会上,HBM的功耗与可扩展性瓶颈被列为核心议题之一。业界普遍认为,HBM虽然已广泛应用于高性能计算,但在能效和容量扩展方面,传统设计已接近极限,后续必须依靠结构性创新。
Samsung Electronics在Hot Chips 2026的演讲中也披露了zHBM在能效方面的具体改善数据。公司以单颗GPU搭载4颗HBM为假设称,相较HBM4E,zHBM可将DRAM功耗降低100W。其原因在于取消了加速器与存储之间的串行信号转换(SERDES)结构,从而降低I/O功耗;节省下来的功耗可进一步转化为更高算力和更充裕的散热空间。
除技术瓶颈外,供给紧张也在推动架构调整。Kiwoom Securities预计,2027年HBM需求增速将达到56%,高于50%的供给增速,供需缺口将进一步扩大;与此同时,HBM4市场平均价格预计上涨65%。在性能提升越来越依赖“增加HBM搭载量”的背景下,供给与成本的双重约束正愈发突出。
这一变化已开始显现。Eugene Investment & Securities分析称,NVIDIA已下调下一代加速器Rubin Ultra的HBM搭载量,原因在于HBM供给无法匹配加速器产能规划。
SK hynix力推HBF,同样与这一趋势有关。对于AI生成答案时需要调用的临时数据,如果能够从成本更高的HBM下沉至NAND层级处理,系统便可在相同成本条件下处理更多数据。Eugene Investment & Securities认为,随着DRAM与HBM短缺加剧,这类数据迁移将持续扩大,并带动NAND需求同步增长。
由于技术路径不同,两家公司面临的挑战也并不相同。Samsung Electronics将存储直接堆叠在发热较高的加速器上方,因此散热和热管理压力更大。为此,公司采用了降低DRAM堆叠层数的设计,以区别于现有HBM方案。
相比之下,SK hynix更需要推动标准生态落地。合作方SanDisk已完成首颗HBF存储Die设计,并计划于2027年向客户提供面向AI推理的早期样品,随后在2027年初启动搭载该方案的企业级SSD量产。
此外,市场也出现了“DRAM将进一步走向定制化”的判断。Eugene Investment & Securities分析称,3D堆叠DRAM的开发趋势,可能推动DRAM由通用产品转向与特定半导体协同开发的定制产品。由于开发初期需要存储厂商深度参与,且一旦确定供应商后更换成本较高,未来具备特定芯片适配能力的可选供应商范围或将进一步缩小。