3D内存芯片 128Gbps快DDR3内存10倍以上

相信大家对于著名的摩尔定律都略知一二，但是随着集成电路晶体管尺寸越来越小，CPU内存等芯片的发展势必与摩尔定律有些出入。电路越来越密集，就像平房到摩天大楼的过渡一样，如今各芯片制造商都在探索3D芯片的可能性，HMC，混合立方内存芯片就是3D内存芯片。据相关数据表明，HMC内存芯片存取数据能达128Gbps，是目前DDR3内存的10倍以上。继IBM、微软、三星后，最近惠普、ARM、海力士也加入到了HMC联盟中。

ARM、惠普以及海力士加入到HMC联盟中，标志着由美光、三星主导的HMC联盟对于3D内存架构的应用推广又有了重大进展。

此次加入的三家公司中，分别在处理器、电脑、内存上拥有者关键技术。与此前加入的Altera、IBM、Microsoft、Open-Silicon、Xilinx以及美光、三星，将会一起合作，制定一个开放的3D内存芯片标准。

Hybrid Memory Cube（HMC），混合立方内存芯片，由美光公司提出，这种混合立体内存与CPU的数据传输速度将是现阶段内存技术的10倍以上，以便适应高速发展的处理器和宽带网络。

下一代高性能电脑以及网络设备对于内存带宽的要求越来越高，而随着当前晶体管密度的不断接近物理极限，简单的通过增加晶体管密度提升性能已经十分困难，因此只有通过架构上的而改变才能满足新的要求，这才催生了混合立方内存芯片的研究。

在2011年6月，三星和美光牵头，联合了Altera、Open Silicon、Xilinx等，成立了Hybrid Memory Cube Consofrtin（混合立方内存芯片联盟）。旨在通过多方的合作，将新的内存技术混合立方内存芯片推向市场。

根据此前传出的消息，美光公司的HMC项目与三星、英特尔都有合作，在IDF2011大会上，HMC的架构设计也公诸于世。

HMC是通过一个TSV（through-silicon-via硅通道）连接层将内存核心连接在一起，达到高速读取数据的效果。

HMC的基本理念是将芯片层层叠起，和传统上将一个系统中的半导体联系在一起的做法相比，新方法将用到更多且速度更快的数据通路。支持者认为，将芯片堆叠起来的做法除了节省空间，还能达到类似于立体电路块的效果。

按照三星和美光的设想，HMC的性能相比于目前普遍应用的DDR3标准内存将有15倍的提升。>>

在美国旧金山举办的IDF2011大会上，英特尔展示了HMC相比于当前的DDR3内存的优势。从下图英特尔和美光公布的数据来看，HMC的能达到128Gbps的速度，相比于当时4GB DDR3的10.7Gbps，速度有接近12倍的提升。

不过，与三星美光不同的是，虽然英特尔与美光有合作开发HMC，不过英特尔却并没有加入到HMC联盟中。

2011年12月初，IBM宣布加入HMC联盟，与美光合作开发混合立方内存芯片，成为HMC联盟的开发者成员。

2011年在与IBM的合作中，美光公司在HMC内存芯片的设计上做些调整，移除通常连接内存芯片和其它芯片的电路，取而代之的是一块特殊的IBM芯片。并且IBM芯片将位于底层，其上方可能堆叠四或八块美光的内存芯片。

根据IBM的消息，其和美光公司（Micron）计划推出的3D内存芯片存取数据能够达128Gbps，与之前英特尔公布的数据一致，是目前内存的10倍。>>

2012年5月初，软件和系统领域的霸主微软也宣布加入HMC联盟，成为继美光、三星、Altera、Open-Silicon、Xilinx和IBM之后的第7个HMC联盟开发成员。

接着在2012年7月初，惠普、ARM、海力士同时加入到HMC联盟中，成为混合立方内存的开发成员。至此HMC已经有10个开发成员。开发成员所涉及的领域涵盖芯片、服务器、内存、软件系统等。

除了这是个开发成员外，HMC联盟还有许多应用合作伙伴，例如超级计算机领域的Cray，富士通，芯片代工厂GlobalFoundries，中国的华为、台联电等等。

全文总结：

随着芯片制程工艺从65nm，45nm再到22nm、14nm，电路的密集度越来越高，势必会达到一个技术上的瓶颈，在电路密集度上达到一个极限，而3D芯片的设计概念的出现，给提高芯片性能开拓了另外一个途径。另外一方面，一项新技术的推广，需要业界多方面的支持，这也就是为什么越来越多的技术联盟出现，此前的FinFET联盟以及AMD的异构CPU联盟，到现在的HMC联盟，都是旨在推广新技术，制定开放的标准，建立一个生态系统，从中再获得发展空间。