De Opkomst van High Bandwidth Memory (HBM) in de Technologie-industrie
Wat is HBM?
High Bandwidth Memory (HBM) heeft zich ontwikkeld tot een van de meest gewilde componenten in de technologie-industrie. In het tijdperk van kunstmatige intelligentie (AI) en supercomputing herdefinieert deze ultra-brede geheugen technologie de prestaties van grafische processors (GPU’s), datacenters en systemen voor hoge prestaties (HPC).
HBM is een type 3D DRAM dat direct aan de processor is gekoppeld via een silicon interposer. In tegenstelling tot GDDR-geheugen, dat rondom de GPU in afzonderlijke modules is geplaatst, bevindt HBM zich fysiek naast de hoofdchip. Dit vermindert de latentie en maximaliseert de beschikbare bandbreedte.
Kenmerken van HBM
- Massieve bandbreedte: Biedt veel hogere snelheden dan GDDR6 en GDDR7.
- Energie-efficiëntie: Levert meer prestaties per watt, wat cruciaal is voor servers en AI-systemen.
- Compact ontwerp: Door de stapeling wordt de oppervlakte op de printplaat gereduceerd, wat meer kracht in minder ruimte mogelijk maakt.
Evolutie van HBM-generaties
HBM werd voor het eerst geïntroduceerd in 2015 met de AMD Radeon Fury-grafische kaarten en heeft sindsdien een snelle evolutie doorgemaakt:
| Generatie | Jaar introductie | Bandbreedte per stapel | Maximale capaciteit per stapel | Opmerkelijke toepassingen |
|---|---|---|---|---|
| HBM1 | 2015 | ~128 GB/s | 1 GB | AMD Radeon R9 Fury X |
| HBM2 | 2016-2017 | ~256 GB/s | 8 GB | NVIDIA Tesla V100, AMD Vega |
| HBM2E | 2019-2020 | ~410 GB/s | 16 GB | NVIDIA A100, Huawei Ascend |
| HBM3 | 2022 | ~819 GB/s | 24 GB | NVIDIA H100, AMD Instinct MI300 |
| HBM3E | 2024 | ~1,2 TB/s | 36 GB | NVIDIA H200, Intel Gaudi 3 |
| HBM4 | Verwacht 2026 | >1,5 TB/s (geschat) | >48 GB | Toekomstige exa-scale AI-systemen |
Elke generatie heeft geleid tot een radicale toename van bandbreedte en capaciteit, wat cruciaal is voor de toenemende eisen van generatieve AI en wetenschappelijke supercomputing.
Wie Leidt de Wereldwijd HBM-productie?
De HBM-industrie is sterk geconcentreerd rond drie Zuid-Koreaanse fabrikanten en één Japanse fabrikant, wat het tot een strategische wereldwijde hulpbron maakt.
- SK hynix: Huidige marktleider en belangrijkste leverancier voor Nvidia, goed voor meer dan 50% van de wereldwijde HBM3E-aanvoer.
- Samsung Electronics: Hoewel historisch dominant in DRAM, heeft het recentelijk het leiderschap in HBM verloren en richt zich nu op HBM4.
- Micron Technology (VS): Derde speler die zich richt op gespecialiseerde herinneringen voor datacenters. Hun adoptie van HBM is trager geweest.
- Kioxia (Japan): Meer gericht op NAND Flash, maar is begonnen met de ontwikkeling van HBM.
In de praktijk ligt de hegemonie bij SK hynix en Samsung, wiens rivaliteit de richting van de markt bepaalt.
HBM versus GDDR
| Kenmerk | GDDR6X / GDDR7 | HBM2E / HBM3 / HBM3E |
|---|---|---|
| Bandbreedte | Tot ~1 TB/s | Tot ~1,2 TB/s per stapel |
| Energieverbruik | Hoog, per afzonderlijke chip | Laag, dankzij nabijheid tot de processor |
| Latentie | Hoger | Laag |
| Kostprijs | Goedkoper | Duurder (complexe productie) |
| Toepassingen | Gaming, consumenten grafieken | AI, HPC, datacenters, supercomputing |
Samengevat, GDDR blijft de voorkeur genieten in consumenten-PC’s en consoles, maar HBM is de onvermijdelijke keuze binnen de AI-sector, waar prestaties per watt en dichtheid het verschil maken.
De Rol van Nvidia en Generatieve AI
De explosie van generatieve AI heeft Nvidia in de rol van een cruciale klant voor de HBM-markt geplaatst. Hun GPUs, H100 en H200, die worden gebruikt in de grote datacenters van OpenAI, Microsoft en Google, zijn sterk afhankelijk van de geheugens van SK hynix. De keuze van leverancier door Nvidia beïnvloedt actief de aandelenkoersen van Samsung en SK hynix op de beurs van Seoul (KOSPI).
Toekomst: HBM4 en de Exa-scale Sprong
De volgende generatie, HBM4, is momenteel in ontwikkeling en wordt verwacht in 2026. Het belooft meer dan 1,5 TB/s bandbreedte per stapel te overtreffen en de capaciteit boven de 48 GB te vergroten. Dit zal cruciaal zijn voor de supercomputers van exa-scale en de volgende generatie multimodale AI-modellen die duizenden interconnecteerde GPUs vereisen.
De toekomst van HBM zal niet alleen de richting van kunstmatige intelligentie bepalen maar ook de technologische soevereiniteit van landen en bedrijven die afhankelijk zijn van deze chips in gebieden zoals biomedicine, klimaatonderzoek of defensie.
Veelgestelde Vragen (FAQ)
Wat onderscheidt HBM van traditioneel GDDR-geheugen?
HBM is 3D gestapeld en direct naast de processor geplaatst, wat veel meer bandbreedte en minder energieverbruik biedt.
Welke fabrikanten domineren de HBM-markt?
SK hynix leidt, gevolgd door Samsung en op afstand Micron. Nvidia is de sleutelklant die het evenwicht bepaalt.
Waarom is HBM zo duur?
Het productieproces is complex; het vereist silicon interposers en 3D-stapeling, wat de kosten verhoogt in vergelijking met GDDR.
Wat zal de rol van HBM4 zijn?
Het zal essentieel zijn voor de volgende golf van supercomputers en exa-scale AI, met ongekende bandbreedte en geheugencapaciteiten.