Yüksek bant genişlikli bellek (HBM) teknolojisi, günümüzün en güçlü yapay zeka işlemcileri ve yüksek performanslı bilgi işlem (HPC) sistemleri için hayati öneme sahip. Peki, bu kritik teknolojinin geleceği nasıl şekillenecek? Kore'nin önde gelen ulusal araştırma enstitülerinden biri tarafından yayınlanan detaylı bir rapor, 2038 yılına kadar HBM teknolojisinin potansiyel evrimini gözler önüne seriyor.
371 sayfalık bu kapsamlı çalışma, HBM'in bant genişliği, kapasitesi, G/Ç (Giriş/Çıkış) genişliği ve termal (ısı) yönetimi gibi alanlarda yaşanabilecek artışları mercek altına alıyor. Rapor, HBM4'ten başlayıp HBM8'e kadar uzanan bir yol haritası sunarken; paketleme, 3D istifleme (stacking), belleğin merkezde olduğu, içine NAND depolamanın gömüldüğü mimariler ve hatta güç tüketimini kontrol altında tutmak için makine öğrenmesi tabanlı yöntemler gibi konulara değiniyor.
Ancak burada dikkat edilmesi gereken önemli bir nokta var: Yayınlanan belge, sektörün ve araştırmaların mevcut yönelimleri göz önüne alınarak oluşturulmuş, HBM teknolojisinin hipotetik (varsayımsal) evrimi hakkında bir çalışma. Ticari bir şirketin resmi veya kesinleşmiş ürün yol haritası değil.
Rapora göre, HBM yığın başına kapasite HBM4'te 288 GB ila 348 GB iken, HBM8'de 5.120 GB ila 6.144 GB gibi devasa seviyelere ulaşabilir. Performansla birlikte güç gereksinimleri de artacak; HBM4'te yığın başına 75W olan tüketimin, HBM8 ile 180W'a çıkması öngörülüyor.
2026 ile 2038 yılları arasında bellek bant genişliğinin 2 TB/s'den 64 TB/s'ye, veri aktarım hızlarının ise 8 GT/s'den 32 GT/s'ye yükseleceği tahmin ediliyor. HBM paket başına G/Ç genişliği de bugünün HBM3E'sindeki 1.024-bit arayüzünden HBM4 ile 2.048 bit'e, ve HBM8 için tam 16.384 bit'e kadar çıkabilir.
Zaten HBM4 hakkında pek çok şeyi biliyoruz ve HBM4E'nin taban çiplerde özelleştirme sunarak HBM4E'yi belirli uygulamalara (yapay zeka, HPC, ağ iletişimi vb.) daha uygun hale getireceğini biliyoruz.
HBM5'in 2029 civarında gelmesi bekleniyor. Bu nesilde yığınlanmış ayrıştırma kapasitörleri ve 3D önbellek gibi yetenekler görülecek. HBM5'in, HBM4'ün veri hızını koruması ancak G/Ç sayısını 4.096'ya ikiye katlayarak bant genişliğini 4 TB/s'ye ve yığın başına kapasiteyi 80 GB'a yükseltmesi bekleniyor. Yığın başına güç tüketiminin 100 W'a yükselmesi, daha gelişmiş soğutma yöntemlerini gerektirecek. HBM5'in mikro çıkıntı (microbump) teknolojisini kullanmaya devam etmesi bekleniyor, ancak sektörde zaten HBM4 için doğrudan bağlama (direct bonding) yöntemlerinin araştırıldığı konuşuluyor. Ayrıca HBM5, taban çip üzerine L3 önbellek, LPDDR ve CXL arayüzlerinin yanı sıra termal izleme özelliklerini de entegre edecek. Araştırmacılar, HBM5 nesliyle birlikte yapay zeka araçlarının fiziksel yerleşimi ve sinyal bozulmalarını optimize etmede rol oynamaya başlayacağını düşünüyor.
HBM6'nın 2032'de devreye girmesi bekleniyor. Bu nesil aktarım hızını 16 GT/s'ye ve yığın başına bant genişliğini 8 TB/s'ye çıkaracak. Yığın başına kapasitenin 120 GB'a ulaşması ve güç tüketiminin 120W'a yükselmesi bekleniyor. HBM6'nın çıkıntısız doğrudan bağlamayı (bump-less direct bonding) ve silikon ile camı birleştiren hibrit arayüz kartlarını (interposer) benimseyeceği düşünülüyor. Mimari değişiklikler arasında çoklu kule bellek yığınları, dahili ağ anahtarlama ve kapsamlı TSV (Through-Silicon Via) dağıtımı yer alıyor. Yapay zeka tasarım araçları, sinyal ve güç modellemesi için üretici (generative) yöntemleri içerecek şekilde kapsamlarını genişletecek.
HBM7 ve HBM8, teknolojiyi daha da ileriye taşıyacak. HBM8'in yığın başına 32 GT/s veri hızına ve 64 TB/s bant genişliğine ulaşması bekleniyor. Kapasitelerin 240 GB'a genişleyeceği öngörülüyor. Paketlemenin tam 3D istiflemeyi ve gömülü sıvı kanalları olan çift taraflı arayüz kartlarını benimseyeceği düşünülüyor.
HBM7 ve HBM8, resmi olarak hala yüksek bant genişlikli bellek çözümleri ailesine ait olsalar da, mimarilerinin bugünkü HBM'den önemli ölçüde farklılaşması bekleniyor. HBM5, L3 önbellek ve LPDDR bellek arayüzleri eklerken, bu nesillerin NAND arayüzlerini içermesi öngörülüyor. Bu sayede depolama biriminden HBM'e veri akışı, CPU, GPU veya özel çiplerin (ASIC) minimum düzeyde katılımıyla gerçekleşebilecek. Bu gelişme, yığın başına 180W gibi yüksek bir güç tüketimiyle gelecek. Rapor, yapay zeka ajanlarının termal, güç ve sinyal yollarının eş zamanlı optimizasyonunu yöneteceğini belirtiyor.
Tekrar hatırlatmakta fayda var: Bu çalışma, mevcut bilgilere dayanarak olası gelişmeleri modelleyen bir araştırma kurumu çıktısıdır. Gerçek endüstri yol haritaları farklılık gösterebilir. Yarı iletken endüstrisinde benzer tahminler yapan başka saygın araştırma enstitüleri de bulunmaktadır. Bu tür tahminlerin bazıları bugün gerçekçi görünmeyebilir, ancak endüstri genellikle beklenmedik yollarla ürün geliştirme becerisi gösterir, bu nedenle bu tahminlerin birçoğu gerçekleşir ve hatta bazen gerçek üreticiler tarafından aşılabilir.
