أخبار ar.wedoany.com، كشفت شركة إنتل عن بنية حاصلة على براءة اختراع تُعرف باسم XBM (ذاكرة النطاق الترددي الموسع). لا تمثل هذه التقنية مجرد تحسين بسيط لذاكرة النطاق الترددي العالي (HBM) الحالية، بل هي نقلة نوعية على مستوى البنية المعمارية تنطلق من منطق تخطيط الترانزستورات، وتستهدف الأسواق بعد عام 2030.
في ذاكرة HBM التقليدية، يجب حفر خلايا تخزين DRAM (1T1C، أي ترانزستور واحد ومكثف واحد) في الطبقة الأمامية من السيليكون (FEOL) في قاع الرقاقة. أما في بنية XBM، فتُنقل الترانزستورات والمكثفات إلى طبقة التوصيل البيني المعدني الخلفية (BEOL) للرقاقة، باستخدام تقنية الترانزستورات الرقيقة لبناء خلايا التخزين.
يعمل هذا التصميم على تحسين استغلال مساحة الرقاقة، مما يسمح بترتيب عدد أكبر من التوصيلات البينية عبر السيليكون (TSV) في وحدة المساحة، وبالتالي تحقيق نطاق ترددي مستهدف يعادل مستوى HBM4 بترددات منخفضة نسبياً. من ناحية الواجهة، تتخلى XBM عن الواجهة المتوازية فائقة الاتساع والطبقة البينية من السيليكون (Interposer) التي تعتمد عليها HBM، وتستبدلها بوصلات تسلسلية من نوع UCIe (Universal Chiplet Interconnect Express) للربط بين الرقاقات، بهدف تحقيق تكامل "أصلي للرقاقة". يبسط هذا التصميم عملية التغليف، ويمكن استخدام طرق تغليف منخفضة التكلفة مثل MOP (Molded-on-Package)، مما قد يخفض التكلفة الإجمالية للتصنيع. تتراوح سعة شريحة XBM الواحدة بين 0.5 جيجابايت و5 جيجابايت، وتدعم التكديس متعدد الطبقات بمقدار 8 أو 16 طبقة. تشير المعلومات التي كشفت عنها إنتل إلى أن هذه التقنية من المتوقع أن تُسوق تجارياً حوالي عام 2030، وهي لا تزال حالياً في مرحلة براءات الاختراع والتحقق.
إلى جانب XBM، تسعى تقنيات تخزين ناشئة أخرى إلى تحقيق اختراقات من اتجاهات مختلفة. تقوم ذاكرة HBF (النطاق الترددي العالي للفلاش) بتطبيق بنية التكديس ثلاثي الأبعاد على ذاكرة NAND فلاش، حيث تصل سعة المكدس الواحد إلى 512 جيجابايت أو أكثر، ويقترب نطاقها الترددي من مستوى HBM3، بينما تبلغ تكلفة الوحدة فيها خمس إلى عشر تكلفة HBM. أطلقت شركة SK هاينكس بالفعل سلسلة منتجات "AIN" التي تتضمن HBF، وتخطط شركة سان ديسك لإطلاق عينات أولية في النصف الثاني من عام 2026، على أن يبدأ الإنتاج التجاري في عام 2027. تستهدف هذه التقنية بشكل أساسي سيناريوهات الاستدلال واسعة النطاق للذكاء الاصطناعي والمهام كثيفة القراءة، إلا أن زمن الوصول فيها (بالميكروثانية) لا يزال يفصلها فارق هائل عن HBM (بالنانو ثانية)، كما أن عمر الكتابة فيها محدود. تستخدم ذاكرة ZAM (ذاكرة الزاوية Z) تصميم "التوصيل البيني بالزاوية Z" وتصميم TSV المتكامل، ويُزعم أنها قادرة على تقليل استهلاك طاقة نقل البيانات بنسبة 40% إلى 50% مع الحفاظ على نطاق ترددي عالٍ، وزيادة سعة الشريحة الواحدة إلى 512 جيجابايت. يحقق تصميم SRAM المكدس ثلاثي الأبعاد (مثل معالج LPU من Groq) زمن وصول بالنانو ثانية ونطاقاً ترددياً يتجاوز 100 تيرابايت/ثانية من خلال تكديس SRAM رأسياً فوق رقاقة الحوسبة، مما يجعله متميزاً في سيناريوهات الاستدلال في الوقت الفعلي، إلا أنه بسبب مشاكل المساحة والتكلفة، يجد صعوبة في استيعاب النماذج الكبيرة ذات المئات من المليارات من المعاملات. توفر تقنيات مثل الحوسبة داخل الذاكرة (PIM) وCompute Express Link (CXL) تحسينات وتكميلات على مستوى بنية النظام.
يشهد سوق HBM حالياً مرحلة يتجاوز فيها الطلب العرض. مع اقتراب جيل HBM4، تتقدم سعة المكدس الواحد إلى 48 جيجابايت (16 طبقة مكدسة)، ويتجاوز النطاق الترددي مستوى تيرابايت/ثانية. لكن زيادة عدد الطبقات المكدسة تؤدي إلى تعقيد مشكلات مثل دقة التركيب، وتقوس الرقاقة، وموثوقية نقاط اللحام، مما يضع ضغوطاً غير خطية على معدل الإنتاجية الجيدة. بسبب مشكلات نضج عملية تقنية الربط المختلط، قامت شركات مثل سامسونغ بإعادة تقييم توقيت اعتمادها، وقد لا يتم تقديمها حتى في جيل HBM5، بل إن منظمة JEDEC قامت بتخفيف الحد الأعلى لارتفاع الوحدة لمواصلة مسار التقنية الحالي. يتباطأ تحسن كثافة سعة خلايا DRAM الفردية، وتبرز مشكلات التبريد واستهلاك الطاقة الناتجة عن التكديس متعدد الطبقات بشكل متزايد، كما أن توسيع طاقة الإنتاج في مرحلة التغليف المتقدم يواجه قيوداً.
يرى خبراء الصناعة أن المزايا الأساسية لذاكرة HBM في سيناريوهات تدريب الذكاء الاصطناعي - النطاق الترددي الفائق، وعملية التكديس ثلاثي الأبعاد الناضجة نسبياً، والتكامل العالي مع المسرعات - لا توجد تقنية أخرى قادرة على تكرارها بالكامل في المدى القصير. أوضحت شركة نفيديا أنها لن تتبنى تقنية HBF على المدى القصير، وستظل HBM هي حل التخزين الأساسي لديها في جانب التدريب، بينما ستستخدم مزيجاً من "AI SSD + CXL + تحسينات برمجية" لتلبية احتياجات توسيع السعة. تشكل التقنيات الناشئة في الغالب علاقة تكاملية وهرمية مع HBM، وليست بديلاً مباشراً عنها. كما أن HBM نفسها تتطور نحو حلول مثل SPHBM4، في محاولة لتوسيع نطاق مزاياها الأساسية لتشمل المزيد من سيناريوهات التطبيق مثل وحدات المعالجة المركزية ورقاقات الشبكات. عملية تسويق بنية XBM من إنتل تجارياً تحتاج إلى ما بعد عام 2030، وبالتالي ليس لها تأثير جوهري على هيكل سوق HBM على المدى القصير.
تُظهر بيانات TrendForce أن نسبة رقاقات HBM المخصصة للإنتاج من قبل الشركات المصنعة الثلاث الكبرى من إجمالي رقاقات DRAM المخصصة للإنتاج في الفترة من 2025 إلى 2027 من المتوقع أن ترتفع من 18% إلى حوالي 30%، بينما سترتفع حصة عرض بتات HBM من 8% إلى حوالي 13%. تتوقع TrendForce أن تقوم الشركات المصنعة الثلاث الكبرى برفع أسعار HBM بشكل كبير في عام 2027. على المدى القصير، لم يضعف موقع HBM في سلسلة التوريد للحوسبة عالية الأداء، بل قد يتعزز أكثر بسبب ندرة العرض.
