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）（2/2 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は高いデータ転送速度を低い消費電力で実現

　データ転送速度と消費電力、製造コスト（価格）でDDR系列やLPDDR系列などを含めたDRAM技術とHBM技術を比べてみよう。

　HBM技術はデータ転送速度が極めて高いにもかかわらず、消費電力はDDR4とあまり変わらない。消費電力効率の高さがHBM技術の特長である。ただし、製造コスト（価格）はかなり高い。DDR4タイプよりもはるかに高いのはもちろんのこと、低消費電力タイプのLPDDR4タイプやWide IO2タイプなどと比べても、かなり高くつく。

データ転送速度と消費電力、製造コスト（価格）で各種のDRAM技術を比較（クリックで拡大） 出典：ARM

埋め込みDRAM（eDRAM）は主役になれない

　ここからは話題を埋め込みDRAM（eDRAM）に転じよう。eDRAM技術はロジックとDRAMの混載を狙ったデバイス技術である。主に一部のCPUシステムで、ラストレベルキャッシュ（LLC：主記憶に最も近い階層のキャッシュ）に使われてきた。SRAMに比べると記憶容量当たりの製造コストが低いので、eDRAM技術は大容量キャッシュに適している。

　次世代のCPUシステムを想定したとき、HBMのような3次元DRAM技術ではなく、eDRAM技術を活用することも考えられる。しかしRob Aitken氏は、eDRAM技術は普及せず、ニッチな存在にとどまると予測する。

　講演ではその理由をいくつか挙げていた。最初の理由は、ロジックとDRAMでは最適な製造プロセスが異なることである。DRAMに最適化したプロセスではロジックの性能が下がる。逆に、ロジックに最適化したプロセスではDRAMの性能が下がる。両方に適したプロセスだと、製造コストが上昇してしまう。

　またSRAMと異なり、DRAMにはリフレッシュ（定期的なデータ再書き込み）が存在する。eDRAMは市販品が存在しないので、eDRAMキャッシュの設計者はリフレッシュを取り扱わなければならない。これは設計作業をかなり複雑にする。

　そしてコストの問題がある。記憶容量当たりのコストでは、市販のDRAMに比べるとeDRAMは非常に高くなる。eDRAMのシステムが性能で圧倒的に優位に立たない限り、採用は難しい。

埋め込みDRAM（eDRAM）の弱点（クリックで拡大） 出典：ARM

（次回に続く）

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