DDR4とHBMの長所と短所：福田昭のデバイス通信 ARMが語る、最先端メモリに対する期待（12）（1/2 ページ）

今回は、HBM（High Bandwidth Memory）とDDR4 DRAMを、データ転送速度やパッケージングなどの点から比較してみる。後半は、埋め込みDRAM（eDRAM）の説明に入る。ARM ReserchのRob Aitken氏は、eDRAMが「ニッチな市場にとどまる」と予想しているが、それはなぜだろうか。

[福田昭，EE Times Japan]

HBMの速度は10倍、コストは2倍、容量は1倍

　国際会議「IEDM」のショートコースで英国ARM ReserchのエンジニアRob Aitken氏が、「System Requirements for Memories（システムがメモリに要望する事柄）」と題して講演した内容を紹介するシリーズの第12回である。

　前回は、次世代のDRAM技術である「HBM（High Bandwidth Memory）」の基礎的な事柄を説明した。今回は、HBMと従来技術のDDR4 DRAMを比較検討するとともに、キャッシュ向けDRAM技術の「埋め込みDRAM（eDRAM）」の将来性を議論する。

　始めに、従来技術であるDDR系列の最高速メモリ、DDR4 DRAMとHBM技術の長所と短所を項目別に概観しよう。HBMでは、本命である第2世代（HBM Gen2）を比較対象とした。

DDR4 DRAM技術（左）とHBM技術（右）の比較（クリックで拡大） 出典：ARM

　DDR4 DRAMとHBMの最も大きな違いは、データ転送速度の最大値だろう。DDR4は入出力端子当たり3.2Gビット／秒の速度で64チャンネル（64ピン）の入出力バスの場合、最大データ転送速度は25.6Gバイト／秒である。これに対してHBMは、DDR4の約10倍に相当する256Gバイト／秒の最大データ転送速度を実現できる。

　パッケージングも大きく異なる。DDR4は従来と同様のフォームファクタであるDIMM（Dual In-line Memory Module）を採用している。DIMMには、パッケージに封止した数多くのDDR4 DRAMが載る。DRAMの入出力バス幅は16ビット、8ビットあるいは4ビット。DIMMの入出力バス幅は64ビットあるいは72ビット（誤り検出符号付き）である。

　これに対してHBMは、CPUやGPUなどのプロセッサと中間基板（インターポーザ）を介して接続してから全体を1つのグリッドアレイパッケージに封止する。HBM単独では存在せず、プロセッサとHBMスタックを内蔵するマルチチップ・パッケージとなる。

　記憶容量は、それほど変わらない。8GビットのDRAMシリコンダイを前提にすると、DDR4 DRAMのDIMMでは、16枚のシリコンダイを搭載したときに16Gバイトの記憶容量となる。HBMスタックは4枚のシリコンダイを搭載するとスタック当たりが4Gバイトである。4個のHBMスタックをまとめた場合は16Gバイトの記憶容量となり、DDR4のDIMM1枚と等しい。

　製造コストはかなり違う。HBM技術だとDRAMシリコンダイのオーバーヘッドがかなりあることと、インターポーザがあるために、コストが上昇する。記憶容量当たりのコストは、DDR4を「1」とすると、HBMではおおよそ「2」となる。