[解读] SK海力士将冷却部件嵌入HBM内部……散热将决定下一代竞争胜负

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By Global Team

SK海力士推出了将冷却部件直接嵌入高带宽存储器(HBM)封装内部的技术,意在从结构上解决发热问题。

该公司于26日公开了将一体式冷却元件“ICE(Integrated Cooling Elements)”内置于HBM封装中的“iHBM”技术。ICE是一种不导电但导热性良好的硅材料部件,可在封装内部为热量提供额外的排出通道。

核心在于精准锁定热量最集中的位置。连接HBM与GPU的D2D PHY区间既是超高速数据传输通道,也是发热集中的瓶颈。

iHBM正是在这一区域内配置ICE,单独开辟了热量专用排出路径。公司方面称,由此较现有方案将热阻降低了30%以上。

传统HBM一直依赖通过核心芯片间接将热量导向外部的方式。iHBM则直接针对热源本身。SK海力士计划自第8代产品HBM5起应用这项技术。

此次发布之所以受到关注,是因为这意味着HBM竞争的评价标准正在发生变化。

过去,HBM竞争力主要看堆叠层数和数据处理速度。谁堆得更高、跑得更快,谁就占优。但这两项能力越往前推,单位面积的发热量就会急剧上升。换言之,正是提升性能的方式,同时加剧了发热这一限制。

发热并不是简单的副作用。芯片温度一旦超过临界点,运行就会不稳定,寿命也会缩短。

在AI数据中心这类让芯片持续高负载运行的环境中,这一问题会进一步演变为整个系统的可靠性问题。也就是说,若无法控制发热,再快的存储器也无法发挥全部性能。

SK海力士愿意牺牲HBM裸片面积的一部分,将冷却模块嵌入封装之中,正是在这一背景下作出的选择。把宝贵空间分配给冷却而非计算,表明发热控制如今已成为与速度同等重要的资源。

强调量产可行性的一点也很有意义。公司表示,将沿用市场上已验证的MR-MUF封装工艺。再先进的新技术,如果难以批量生产,或需要客户彻底更改设计,导入都会变慢。强调与既有工艺兼容,并非单纯展示技术,而更像是瞄准实际订单的布局。

业界对这项技术的看法并不一致。

积极评价的核心在于“结构性解决”这一表述。与其说传统散热是在封装外部事后降温,不如说iHBM是在发热点直接分散热量。从设计阶段就切断发热瓶颈,这被视为为下一代HBM指明了方向。

但也存在谨慎观点。公开数据是基于公司自身测得的“热阻降低30%”。在真实AI加速器中长时间高负载运行时,是否还能保持同样效果,还需要客户验证。为冷却元件让出的裸片面积会对性能或成本造成何种影响,外界目前也尚未获得充分披露。

从竞争格局看,也有不同解读。三星电子和美光同样把下一代HBM的发热控制作为核心课题,因此不能断言iHBM会立刻形成差距。不过,率先以具体技术提出发热解决方案,本身就在主导权竞争中具有重要意义。

iHBM的公开表明,HBM市场正在进入下一阶段。

HBM5竞争已经拉开帷幕。三大存储厂商都已将HBM5列入下一代路线图,并开始推进研发准备。

世代更替的周期也在加快。过去一代产品落地市场往往需要数年,但随着AI加速器性能竞争加剧,存储厂商已转向同时准备领先一代技术的结构。

在这场竞争中,发热控制已不再是辅助项。随着堆叠和高速化逐渐逼近极限,能否更稳定地输出相同性能,成为拉开差距的关键。iHBM正是试图以封装技术先行占据这一差异化节点。

对于GPU设计方而言,存储器的热管理能力也正变得越来越重要。因为AI加速器整体性能与运营成本,最终往往由最薄弱的一环决定。如果存储器能够自行承担部分发热,不仅能降低系统级散热负担,也能减少数据中心运营成本。

归根结底,这一发布说明,下一代HBM竞争的提问方式正在从“速度有多快”,转向“能否在保持高速的同时足够稳定”。

面对发热这一共同难题,解决方案不能仅靠单个企业的封装技术就算完成。

首先,在存储器厂商层面,需要公开超越自测数据的验证信息。

热阻降低效果在真实加速器环境中能否复现、为了冷却元件所让出的面积会对性能和成本造成多大影响,客户都应能够评估。若要让“结构性解决”不沦为营销辞藻,就必须以可验证的数据作支撑。

从产业层面看,也需要承认将存储器、GPU与封装分开各自优化的方式已接近极限。

发热不是某一颗芯片单独产生的,而是在整个系统中产生并累积的。只有当存储器厂商、GPU设计方和晶圆代工厂从设计初期就协同规划热路径,像封装内部冷却这样的单项技术才能真正发挥作用。

在数据中心运营层面,也需要同步推进解决方案。除了减少芯片级发热,还必须让浸没式冷却等系统级散热基础设施与之配合,才能应对AI计算需求的爆发式增长。存储器热管理的改善并不是终点,而更像是减轻数据中心冷却负担的起点。

发热问题的本质,在于AI计算需求增长速度快于技术进步速度。iHBM这样的技术,正是在缩小这一差距的一步。要让这一步真正有意义,芯片、系统以及运营基础设施必须朝着同一个方向前进。