Отвод тепла — одна из самых сложных задач, стоящих перед технологией HBM (память с высокой пропускной способностью). В отличие от обычной памяти, HBM обеспечивает высокую пропускную способность за счет вертикального расположения нескольких кристаллов DRAM, что значительно сокращает расстояние, которое должны преодолевать данные, и обеспечивает гораздо более высокую скорость передачи при большей энергоэффективности.
Чтобы свести к минимуму задержку и обеспечить достаточную скорость передачи данных для процессоров искусственного интеллекта и избежать узких мест, память HBM размещают в непосредственной близости от графического процессора или ускорителя искусственного интеллекта на том же кристалле, соединяя их через высокоскоростной кремниевый интерпозер. Однако такое плотное расположение создает серьезные проблемы с теплоотводом.
В официальном пресс-релизе от 26 мая SK hynix анонсировала технологию управления тепловыделением памяти iHBM, предназначенную для повышения производительности систем искусственного интеллекта. Решение улучшает теплоотвод за счет интеграции (интегрированных охлаждающих элементов) ICE непосредственно в корпус HBM. По словам SK hynix, в результате тепловое сопротивление снижается более чем на 30 %, что «обеспечивает стабильные рабочие характеристики даже при высоких температурах и нагрузках».
С помощью решения iHBM компания применила структурный подход к решению проблемы отвода тепла. В существующих продуктах с памятью на магнитных сердечниках используется метод непрямого охлаждения, при котором тепло отводится через сердечник. В отличие от них, в решении iHBM интегральные схемы размещаются непосредственно в области D2D PHY, где концентрация тепла наиболее высока, создавая дополнительный «путь отвода тепла». Это новейшее решение для отвода тепла помогает снизить тепловое сопротивление на 30 % и обеспечивает стабильную работу чипов даже в условиях высоких температур и давления.
Архитектура iHBM включает в себя непроводящие охлаждающие элементы на основе кремния, встроенные непосредственно в физический слой «кристалл к кристаллу» (D2D PHY) — критически важный интерфейс высокоскоростного соединения между HBM базовым кристаллом и процессором искусственного интеллекта, который подвержен резким скачкам температуры из-за интенсивного обмена данными. Размещая охлаждающие элементы на этом уровне, компания SK hynix устраняет серьёзное тепловое регулирование, которое снижает производительность систем искусственного интеллекта при больших вычислительных нагрузках.
Возможности компании в области массового производства также являются ключевым преимуществом. Технология Wafer Level Packaging (WLP)4 от SK hynix, основанная на проверенной на рынке технологии Mass Reflow Molded Underfill (MR-MUF)5, обеспечивает стабильное крупносерийное производство чипов с интегрированным графическим процессором. Кроме того, это решение обеспечивает высокую совместимость с существующими архитектурами System-in-Package (SiP)6, позволяя клиентам внедрять новую тепловую технологию с минимальными изменениями в конструкции.