HBM이란? HBM 반도체 5분 요약정리(삼성전자 HBM-PIM)

HBM 반도체에 대한 주요 정보를 요약정리한 글입니다. 자세한 내용은 아래 포스팅에서 확인해 주세요.

HBM 반도체 5분 요약정리

HBM(High Bandwidth Memory): 고성능 메모리 기술, 주로 그래픽 카드, AI 가속기, 고성능 컴퓨팅(HPC)에서 사용됨.

↳ 기존 메모리 기술에 비해 높은 데이터 처리 대역폭과 낮은 전력 소비가 특징.

“AI 가속기 참고.”

구글 TPU vs 엔비디아 GPU →

HBM은 3D 스택 메모리 기술을 활용하여 DRAM 다이를 수직으로 쌓고, 이를 실리콘 인터포저(Silicon Interposer)와 TSV(Through-Silicon Via)를 통해 연결.

↳ 이러한 구조 덕분에 HBM은 매우 높은 데이터 전송 속도를 제공하며, CPU나 GPU와의 물리적 거리를 최소화하여 지연 시간을 줄임.

“반도체 메모리 참고.”

DRAM vs SRAM vs NAND →

3D 스택 구조: 여러 개의 DRAM 다이를 수직으로 쌓아 3D 형태로 구성, 데이터 전송 속도 증가.

TSV (Through-Silicon Via): 실리콘 기판을 관통하는 전기적 연결 통로를 통해 데이터 전송, 빠르고 효율적.

실리콘 인터포저: 프로세서와 메모리 간의 데이터 전송을 원활하게 하고 시스템 크기를 줄임.

↳ 인터포저는 단일 기판 위에 여러 개의 HBM 패키지를 배치할 수 있어, 메모리 용량과 대역폭을 유연하게 조정할 수 있음.

높은 대역폭: DDR 메모리보다 훨씬 높은 대역폭 제공.

↳ HBM2E는 460GB/s의 대역폭을 제공하며, HBM3는 800GB/s 이상의 대역폭을 지원.

전력 효율: 전력 소비 감소, 발열 문제 완화, 안정적인 동작 유지.

↳ HBM2E는 DDR4보다 약 18배 더 높은 대역폭을 제공 (460GB/s vs 25.6GB/s).

↳ HBM3는 DDR5보다 약 16배 더 높은 대역폭을 제공 (800GB/s vs 51.2GB/s).

※삼성 HBM3 Icebolt의 경우 6.4Gbps 처리속도와 819GB/s의 대역폭 지원.

그래픽 카드: 고해상도 그래픽 렌더링을 위한 높은 대역폭 제공.

AI 및 머신 러닝: 대규모 데이터셋의 빠른 처리 요구 충족.

고성능 컴퓨팅 (HPC): 복잡한 계산, 시뮬레이션, 데이터 분석에서 빠른 메모리 접근 필요.

네트워크 장비: 데이터 센터와 클라우드 컴퓨팅에서 대규모 데이터의 전송과 처리가 필수적.

삼성전자: 차세대 메모리 기술인 PIM(Processing-In-Memory)을 고성능 DRAM인 HBM에 세계 최초로 적용.

정의: 프로세서가 수행하는 데이터 연산 기능을 메모리 내부에 구현한 기술.

효과: 프로세서와 메모리 간 데이터 이동이 줄어들어 AI 가속기 시스템의 성능과 에너지 효율이 향상됨.

AMD GPU ‘MI-100’: 삼성전자는 이 GPU 가속기 카드에 HBM-PIM 메모리를 탑재.

성능 결과: 대규모 AI 및 HPC 애플리케이션에서 기존 GPU 가속기 대비 성능이 2배 증가하고, 에너지 소모는 50% 감소.

리사 수(AMD CEO): 세계 최대 반도체 기술학회에서 PIM 기술을 활용하면 기존 메모리보다 85% 이상 전력을 절감할 수 있다고 강조.

현재: 최신 고성능 컴퓨팅 환경에서 중요.

미래: 다양한 고성능 응용 분야에서 널리 사용될 전망.

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