内存与HBM 学习笔记
内存与HBM 学习笔记
内存
Cpacitor：储能装置、也可以存储信息（有电为1，没电为0）
实际：一个电极是圆筒，另一个电极是一个小孔
然后配备一个闸门，这个闸门是一个晶体管
晶体管Gate在有外电压时就导通了
这就是1T1C结构（1 Transistor - 1 Capacitor）
每个电容都引出这样一条线叫Bitline
再用一条线控制的是Transistor的电压，叫做Wordline
把两排Capacitor的Bitline连在一起，在这个时候同一时刻智能有一条Wordline有电压
DDR5内存：66536Wordline，8192Bitline。这样一个阵列叫做一个Bank
32个Bank就是一个内存条了
Transistor在越来越小，就会缓慢漏电。
还需要一个操作：Refresh
正常是1.10V
对一排进行Refresh，先对所有Bitline预充电至0.55V
这个时候导通Wordline。如果本来是1.10V，就会给Bitline充电
Bitline末端有Sense Amplifier，将电压升高的变化放大，这个时候反过来给Capcitor充电
同理，本来是0时Sense Amplifier会把电荷搞成0
这就是一个Refresh操作，同时此时Bitline的电压和Capcitor的电压是一样的，那样子就可以直接来Read取了
接下来是Write操作：
首先是先Refresh一下
方法是强行改变Sense Amplifier
为什么要先Refresh一次？因为Wordline控制的是一整行，那样子就可以先让其他的Bitline和Capacitor的电压保持一致
那样子还是比较慢的。
有更快的读写速度：Register和Cache
HBM
GPU周围的一圈都是HBM：
HBM是依靠3D堆叠技术的存储
HBM：High Bandwidth Memory
HBM的Bandwidth可以通过频率和位宽来提高
带宽 = 频率 x 位宽
但频率提到有上限，而且会在数据线中相互干扰，有极大位宽：
1Bit位宽对应1个数据线（但一般会更多，因为还有电源线、地址线等）
一个HBM有3982条导线
普通GDDR：放在玻璃基板上，通过倒装方式，并把硅片的触点引导另一边。实际封装基板有4-8层，通过激光连接各层。最后还会焊在PCB上的
这种工艺限制让其难以提高数据线
我们需要硅
在一个巨大硅片上（硅中介层），加入铜，然后把HBM和GPU一起放上去
硅中介层的互联就可以大幅提升走线密度
单个GDDR的容量是2GB，而HBM采用堆叠的方法
最大问题：上下芯片怎么通讯？
在硅片上打洞，然后插入铜柱，这种技术叫TSV
打洞：Borsh工艺，光刻胶通入SF6，电离出F自由基，和硅反应，在同福八氟环丁烷，在硅表面重新聚集产生保护膜
这个时候一个电场，把底部的保护膜打掉。重复上面步骤：腐蚀、保护、冲击，就基友打洞了
这个时候要加入铜。用绝缘层+阻挡层，再沉积铜种子层，铜就会一点点沉积下来。这样子我们就实现了单层芯片制造
在每层铜上面焊锡，这叫做微凸点，之间相互焊接
然后往里面填充：
- SK海力士：整体焊接+环氧树脂
- 三星/镁光：一层一层焊，肌肉高分子膜
散热：假如额外通孔
SK还在环氧树脂做成类似硅脂的东西，提高散热
这样子一个HBM可以32GB，就一个就有1152GB
HBM4正准备出来
之后的发展方向是去掉微凸点，那样子走线可以更密集