A JEDEC Solid State Technology Association revelou oficialmente a nova especificação para memórias HBM4 (High Bandwidth Memory 4), sob a denominação JESD238. O novo padrão promete uma série de inovações, com melhorias significativas em largura de banda, densidade e eficiência energética, visando atender à crescente demanda por aplicações em inteligência artificial, computação de alto desempenho (HPC) e centros de dados de última geração.
Avanços em desempenho e arquitetura
A arquitetura do HBM4 mantém a característica de empilhamento vertical de dies DRAM, mas com modificações estruturais que dobram a capacidade de canais por pilha. Agora, são 32 canais independentes, em comparação aos 16 canais do HBM3, com cada canal dividido em dois pseudo-canais. Com isso, o HBM4 alcança velocidades de transferência de até 8 Gb/s em uma interface de 2048 bits, totalizando uma largura de banda impressionante de até 2 TB/s por pilha.
Além disso, o novo padrão apresenta barramentos separados para dados e comandos, permitindo operações paralelas com menor latência, o que é crucial para cargas de trabalho simultâneas em ambientes de IA e HPC.
Comparação entre gerações de HBM
| Característica | HBM (HBM1) | HBM2 | HBM2E | HBM3 | HBM4 (JESD238) |
|---|---|---|---|---|---|
| Ano de lançamento | 2015 | 2016 | 2019 | 2022 | 2025 (finalizado) |
| Largura do barramento | 1024 bits | 1024 bits | 1024 bits | 1024–2048 bits¹ | 2048 bits |
| Velocidade por pino | Até 1 Gb/s | Até 2 Gb/s | Até 3,2 Gb/s | Até 6,4 Gb/s | Até 8 Gb/s |
| Largura de banda por empilhamento | ~128 GB/s | ~256 GB/s | ~410 GB/s | Até 819 GB/s | Até 2 TB/s |
| Número de canais por pilha | 8 | 8 | 8 | 16 | 32 canais (com 2 pseudo) |
| Capacidade por empilhamento | Até 4 GB | Até 8 GB | Até 24 GB | Até 64 GB | Até 64 GB (com 32Gb × 16) |
| Número de dies por pilha | Até 4 | Até 8 | Até 12 | Até 16 | 4 a 16 |
| Eficiência energética | Boa | Melhorada | Alta | Muito alta | Extremamente otimizada |
| Voltagens suportadas | ~1.2V | 1.2V | 1.2V | 1.1V | VDDQ: 0.7–0.9V / VDDC: 1.0–1.05V |
| Compatibilidade reversa | Não | Sim (com HBM) | Sim (com HBM2) | Sim (parcial) | Compatível com HBM3 |
| Recursos avançados | – | ECC básico | ECC aprimorado | ECC + RAS | DRFM, ECC, RAS, DCA, DCM, etc. |
¹ O HBM3 pode usar múltiplas interfaces paralelas (dual 1024-bit) para atingir os 2048 bits.
Eficiência energética aprimorada
A eficiência energética do HBM4 foi significativamente aprimorada. O novo padrão JESD270-4 permite flexibilidade na alimentação elétrica, com suporte a diferentes combinações de voltagem: o VDDQ pode operar entre 0,7V e 0,9V, enquanto o VDDC varia entre 1,0V e 1,05V. Essa flexibilidade permite que os fabricantes ajustem o consumo de energia de acordo com as necessidades do sistema, contribuindo para uma operação mais sustentável e adaptável.
Compatibilidade e adoção simplificada
Uma das grandes vantagens do HBM4 é a retrocompatibilidade com controladores HBM3, o que facilita a adoção do novo padrão sem a necessidade de grandes mudanças na infraestrutura de controle existente. Isso abre caminho para sistemas híbridos que combinam as duas gerações de HBM, tornando a transição mais suave e menos onerosa para os fabricantes.
Confiabilidade aprimorada
O HBM4 também apresenta recursos para aumentar a confiabilidade das memórias, como o Directed Refresh Management (DRFM), que minimiza efeitos de desgaste como o row hammer. Além disso, melhorias em disponibilidade e capacidade de manutenção (RAS) aumentam a durabilidade e a robustez dos sistemas.
As pilhas de HBM4 podem agora suportar configurações de 4 a 16 dies, com densidades de até 32Gb por die, permitindo uma capacidade total de até 64 GB por pilha.
Interface renovada e testes integrados
A interface física do HBM4 foi renovada, com melhorias na integridade de sinal, permitindo transferências de dados mais rápidas e estáveis. Além disso, novos mecanismos de testes internos foram integrados, incluindo suporte ao IEEE 1500, modos de loopback, calibragem automática e reparo de falhas em tempo real.
Colaboração industrial e disponibilidade
O desenvolvimento do HBM4 contou com a colaboração de grandes nomes da indústria, como Samsung, SK Hynix e Micron. A expectativa é que as primeiras amostras e produtos comerciais compatíveis com o HBM4 sejam lançados ao longo de 2025, atendendo à crescente demanda por soluções de memória em setores como inteligência artificial e hyped scalers.
Fonte: JEDEC
