SK海力士本週在聖何塞舉行的FMS 2026大會上,展示了與閃迪合作開發的高頻寬快閃記憶體(HBF)技術。這是一種新型垂直堆疊快閃記憶體,旨在應對AI推理中日益嚴峻的“記憶體牆”挑戰。儘管距離量產還有一年,但HBF的支持者認為,它有望成為突破AI記憶體瓶頸的關鍵方案。

AI推理過程中,KV快取(鍵值快取)扮演著短期記憶的角色,儲存先前查詢的預計算結果。更大的KV快取意味著AI服務提供商能為更多使用者提供更長會話和更大上下文視窗。然而,理想情況下KV快取應完全存放在緊鄰GPU或AI加速器的HBM中,但HBM容量有限,通常僅三分之一用於KV快取,其餘分配給神經網路權重和工作資料。當KV快取需求超出HBM容量時,資料便溢位到DRAM和企業級SSD,而SSD通過網路訪問,速度遠慢於HBM。

為應對這一瓶頸,輝達推出了Context Memory Extension(CMX)架構,結合即將量產的BlueField-4 DPU、RoCE和自適應路由等技術,最佳化企業級快閃記憶體陣列上的KV快取查詢效率。各大快閃記憶體陣列廠商正加緊開發CMX產品,預計今秋BlueField-4 DPU出貨時同步上市。

SK海力士與閃迪則另闢蹊徑,通過3D封裝技術將NAND快閃記憶體晶片垂直堆疊(類似HBM),實現每堆疊約512GB的儲存密度,頻寬預計在0.4TB/s至3.0TB/s之間。HBF將位於HBM與SSD之間,採用UCIe(Universal Chiplet Interconnect Express)作為連線協議,緊鄰處理器部署,提供接近HBM的吞吐量,但容量更大、成本更低。第二代和第三代HBF預計每堆疊提供3TB/s讀取頻寬,與當前HBM4的3.3TB/s相當。HBF在物理尺寸、功耗和堆疊高度上也與HBM4接近,便於晶片製造商將其整合到未來的AI加速器中。

HBM技術本身也在快速演進。根據韓國科學技術院(KAIST)的路線圖,HBM5預計2029年提供4TB/s頻寬,HBM6在2032年達8TB/s,HBM7在2035年達24TB/s,HBM8在2038年達64TB/s,逐步逼近SRAM的100TB/s頻寬水平。但SRAM成本高昂,且最大容量有限,如Cerebras Systems的晶片僅提供44GB片上SRAM。

HBF的一個明顯短板是寫入速度極慢,但KV快取主要是隻讀操作,這恰好規避了該缺點,使其成為KV快取擴充套件的潛在理想方案。今年2月,SK海力士與閃迪已在開放計算專案(OCP)框架下啟動HBF標準化工作,谷歌和Tenstorrent已加入,預計更多企業將跟進。週四,SK海力士副總裁Lim Eui-cheol、閃迪副總裁Rajeev Nagabhirava和谷歌DeepMind高階職員工程師Xiaoyu Ma將參加FMS 2026小組討論,主題為“用高頻寬快閃記憶體打破記憶體牆”。SK海力士執行副總裁Kim Chun-sung表示,隨著AI應用快速普及,整體資料處理架構必須重新設計,HBF將擴充套件記憶體與儲存的邊界,助力構建提升系統效率的新架構。