本文来自微信公众号“电子发烧友网”,【作者】梁浩斌。
电子发烧友网报道(文/梁浩斌)最近有不少关于HBM技术被应用到手机的消息,此前有消息称苹果会在20周年iPhone,也就是2027年推出使用HBM DRAM的iPhone手机,提高端侧AI能力。近日著名博主《数码闲聊站》又继续爆料,华为会先于苹果落地HBM DRAM。但HBM在手机应用真的可行吗?
从成本的角度来看,HBM首先在制造工艺上相比传统的LPDDR更复杂。为了实现高带宽,HBM是采用多层DRAM芯片通过硅通孔(TVS)垂直堆叠,比如HBM3E就是8层或12层;而这些DRAM芯片通过微凸点(Microbumps)连接到基底的逻辑芯片,再通过硅中阶层跟处理器集成。
其中TSV提供了高密度、低延迟的垂直互连,相比LPDDR5的平面布局,HBM的数据传输路径更短,减少信号延迟和损耗。同时每层DRAM都拥有独立通道,比如HBM3每个堆叠支持8-16个通道,每个通道有128位宽的总线。相比之下,LPDDR5通常只有2-4个通道(16-32位宽)。
总体来看,HBM的生产成本大约是LPDDR的2-3倍,这导致了其应用到智能手机将大幅提高整机成本,可能只有部分万元以上旗舰机型具备应用条件。
另一方面影响HBM登陆智能手机的是空间。虽然HBM本身利用垂直堆叠的2.5D、3D封装理论上是比LPDDR集成度更高,但需要额外的硅中介层和更复杂的电源管理模块,这可能增加模组厚度或占用主板空间,与手机轻薄化设计趋势存在一定冲突。
在功耗方面,在手机低负载场景下,HBM复杂的架构下静态功耗较高,而LPDDR5专为低功耗场景设计,待机功耗极低,在低负载场景下HBM有一定的劣势。HBM的优势在于高数据吞吐量场景,例如,HBM3E在处理1TB/s数据时,功耗可能在5-10W范围内,而LPDDR5在类似场景下可能因带宽瓶颈导致约8-15W的更高功耗。
根据SK海力士和美光的数据,8层堆叠24GB的HBM3E动态功耗约2-3pJ/bit,待机功耗约1-2W,峰值功耗约8-12W;6400MHz、16GB的LPDDR5,动态功耗约4-6pJ/bit,待机功耗约0.5-1W,峰值功耗约4-8W。
而在混合负载下,HBM的高带宽优势可能被其静态功耗抵消,而LPDDR5的低功耗设计在中等带宽需求下表现均衡,实际功耗取决于具体工作负载和SoC优化。
当然也有可能未来会采用定制化的方案,比如Marvell此前推出的XPU与定制HBM集成封装的方案,也能够降低芯片尺寸和功耗;或是开发出低容量、低堆叠层数的HBM,这样也能降低静态功耗和成本,更适合手机的需求。
所以,HBM未来在手机中的应用可能更多是技术展示的形式,作为品牌的图腾应用在部分高端的智能手机上。尤其是在AI驱动的边缘计算和AR/VR场景下,华为、苹果等大厂可能会有动力去推动HBM的端侧应用,通过高带宽和低延迟支持本地化大模型推理或沉浸式体验。而成本和空间问题可通过提高价格和优化设计缓解,但在实际应用中,还需解决散热和SoC兼容性等挑战。