高帯域幅メモリ (HBM) 規格の進化により、HBM4 から HBM8 にかけて目覚ましい進歩が見られ、人工知能 (AI) とデータ センターのパフォーマンスに対する高まる需要を満たすために必要なイノベーションが推進されています。
HBM規格の拡大はAIとデータセンターの需要を満たすことを目指している
韓国科学技術院（KAIST）とTera（テラバイト相互接続・パッケージ研究所）による最近のプレゼンテーションでは、HBM技術の野心的なロードマップが明らかになりました。HBM4、HBM5、HBM6、HBM7、HBM8といった技術により、大幅な改善が見込まれ、最大64TB/秒の帯域幅が期待されています。
HBM4 をはじめとするこの規格は、2026 年に開始予定の AI GPU イニシアチブやデータセンター テクノロジーをサポートする準備が整っています。AMD や NVIDIA などの著名な企業が、MI400 や Rubin シリーズなどの製品に HBM を統合することを発表していることからも、その重要性がうかがえます。
NVIDIAの今後のGPUロードマップは、関係する調査会社によって詳細に説明されており、特にTeraの相互接続とHBMパッケージングに関する専門知識を考慮すると、重要な洞察が得られます。HBM4メモリは、NVIDIAのRubin GPUとAMDのMI500 GPU向けに戦略的に設計されています。
NVIDIAのRubinとAMDのMI500 GPU：HBM4の詳細
NVIDIAのRubinシリーズは、HBM4およびHBM4eテクノロジーを採用し、Rubinは8つのHBM4サイトを搭載し、Rubin Ultraは16のサイトを搭載しています。各モデルはダイ断面が異なり、Ultraは2倍の演算密度を提供します。
分析によると、Rubin GPUのダイ面積は728 mm²で、消費電力は約800Wです。インターポーザー面積は2194 mm²で、288～384 GBのメモリ容量をサポートし、16～32 TB/sという驚異的な帯域幅を実現します。総消費電力は約2200Wで、これは従来のBlackwell B200 GPUのほぼ2倍に相当します。
HBM4規格の主な特徴
- データレート: 約8 Gbps
- IO 数: 2048 (最大 4096)
- 総帯域幅: 2.0 TB/秒
- ダイスタック: 12/16-Hi
- ダイあたりの容量: 24 Gb
- HBMあたりの容量: 最大36/48 GB
- HBMパッケージあたりの電力: 75W
- 包装方法：マイクロバンプ（MR-MUF）
- 冷却方式：ダイレクト・ツー・チップ（D2C）液体冷却
- カスタムHBMベースダイアーキテクチャ
- ベースダイにNMCプロセッサ+LPDDRを搭載
- サポートされているプラットフォーム: NVIDIA Rubin & Instinct MI400
AMD も Instinct MI400 で基準を引き上げており、432 GB の HBM4 を搭載し、19.6 TB/秒に達する帯域幅機能を備えています。これは NVIDIA の製品を大きく上回るものです。
HBM4の仕様は、8Gbpsのデータレート、2048ビットIO、スタックあたり2.0TB/sの帯域幅、そして最大48GBのメモリ容量を実現することを目指しています。スタックあたり75Wの電力パッケージを搭載し、最適なパフォーマンスを実現するために液冷システムを採用しています。
HBM5、HBM6、HBM7、HBM8の進歩
近い将来、HBM5 は 2029 年頃のリリースを目標としており、IO レーン数を 4096 に拡張しながら 8 Gbps のデータ レートを維持することが期待されています。総帯域幅は 4 TB/秒と推定され、この規格では最大 80 GB の容量を提供する 16-Hi スタックを活用します。
HBM5規格の主な特徴
- データレート: 8 Gbps
- IO数: 4096
- 総帯域幅: 4.0 TB/秒
- ダイスタック: 16-Hi
- ダイあたりの容量: 40 Gb
- HBMあたりの容量: 80 GB
- HBMパッケージあたりの電力: 100W
- 包装方法：マイクロバンプ（MR-MUF）
- 冷却方法：浸漬冷却、サーマルビア（TTV）
- 特別な機能: 3D NMC-HBMとスタックキャッシュを備えたカスタムHBMベースダイ
NVIDIA の Feynman は、HBM5 を利用する最初の GPU になると予想されており、公式リリース価格の目標は 2029 年で、十分な生産体制が整う予定です。
Feynman GPU は、消費電力が 900W の 750 mm² のダイを搭載すると報告されており、400 ～ 500 GB の HBM5 メモリを搭載した 4 つの GPU をパッケージ化して、総熱設計電力 (TDP) が 4400W になると予想されています。
HBM6以降の次世代イノベーション
HBM5に続き、Feynmanアーキテクチャの後に登場が期待されるHBM6が、新たな飛躍の兆しを見せています。このバージョンでは、16Gbpsのデータレートと4096ビットのIOレーンの大幅なアップグレードが実装され、帯域幅とメモリ容量の飛躍的な向上が期待されています。
HBM6規格の主な特徴
- データレート: 16 Gbps
- IO数: 4096
- 総帯域幅: 8.0 TB/秒
- ダイスタック: 最大20ハイ
- ダイあたりの容量: 48 Gb
- HBMあたりの容量: 96/120 GB
- HBMパッケージあたりの電力: 120W
- パッケージング方法：バンプレスCu-Cu直接接合
- 冷却方法：浸漬冷却
- 高度な機能: カスタムマルチタワーHBMアーキテクチャ
HBM6 により、帯域幅と電力効率の両方の向上が期待され、最大 6014 mm² の GPU パッケージングが可能になり、驚異的なメモリ帯域幅と容量機能が提供されます。
HBM7とHBM8：高帯域幅メモリの未来
さらに将来を見据えると、HBM7とHBM8はメモリ技術を再定義すると予測されています。HBM7は24Gbpsのデータレートと驚異的な8192個のIOカウントを誇り、帯域幅は24TB/sへと飛躍的に向上します。
HBM7規格の主な特徴
- データレート: 24 Gbps
- IO数: 8192
- 総帯域幅: 24.0 TB/秒
- ダイスタック: 20/24-Hi
- ダイあたりの容量: 64 Gb
- HBMあたりの容量: 160/192 GB
- HBMパッケージあたりの電力: 160W
- パッケージング方法：バンプレスCu-Cu直接接合
- 冷却方式：埋め込み冷却
- アーキテクチャ: バッファダイを備えたハイブリッド HBM アーキテクチャ
最後に、HBM8 は現在の理解を超えて標準を高め、強化された容量で 32 Gbps に達するデータ レートを約束し、2038 年頃にリリースされる予定です。将来的には、HBM7 および HBM8 標準が、前例のないコンピューティング機能の時代を先導する態勢を整えています。
革新的な冷却ソリューションとHBMアーキテクチャの融合
高帯域幅フラッシュ（HBF）アーキテクチャなどの適応技術は、大規模な言語モデル生成といったメモリを大量に消費するアプリケーションの最適化を目的としています。このイノベーションは、高度なNAND構成と相互接続戦略を採用し、HBMスタックとのシームレスな統合を実現することで、パフォーマンスを向上させます。
データ集約型アプリケーションが特徴とする時代へと移行する中で、革新的なアーキテクチャと特殊な冷却ソリューションの複雑な相互作用が、次世代コンピューティングに必要な基盤を提供します。HBMの未来は有望視されており、大きな進歩が見込まれています。今後数年間は、メモリ技術の進化を垣間見る機会となるでしょう。
コメントを残す