SK Hynix: Die Zukunft von Speicher liegt zwischen HBM und SSDs

Mit der Vorstellung der ersten Standardspezifikationen für High Bandwidth Flash (HBF) hat SK Hynix die lange Liste der noch nicht erhältlichen Speichertypen erweitert. Die gemeinsam mit Sandisk entwickelte Speicherklasse ist zwischen High Bandwidth Memory (HBM) und dem NAND-Flash herkömmlicher SSDs angesiedelt. HBF soll einen Großteil der Bandbreite von HBM mit den höheren Kapazitäten von NAND-Flash verbinden und damit einen der größten Engpässe moderner Speicherhierarchien beheben.

HBF ist als zusätzliche Speicherebene vorgesehen, die eine wesentlich höhere Kapazität als HBM bietet und zugleich einen deutlich größeren Datendurchsatz als herkömmliche Massenspeicher erreicht. Die nun veröffentlichte Spezifikation sieht Kapazitäten von bis zu 512GB vor, die mit NAND-Stacks aus acht oder 16 Lagen realisiert werden. Für die Leistung sind drei Bandbreitenklassen zwischen rund 0,4TB/s und 3,0TB/s definiert. Systementwickler können die Leistung damit an die Anforderungen der jeweiligen Arbeitslast anpassen.

Besonders auffällig ist die Unterstützung des Standards Universal Chiplet Interconnect Express (UCIe). Bei HBM kommen bislang meist herstellerspezifische und an das jeweilige Package angepasste Schnittstellen zwischen Speicher-Stack und Prozessor zum Einsatz. NAND-Flash kommuniziert dagegen über einen SSD-Controller und Speicherprotokolle wie PCIe/NVMe oder SATA. UCIe stellt HBF eine offene und schnelle Chiplet-Verbindung bereit, die die Integration in ein breiteres Spektrum künftiger Prozessoren und Beschleuniger erleichtern soll. Darüber hinaus legt die Spezifikation elektrische Eigenschaften sowie Vorgaben für Packaging und Zuverlässigkeit fest und enthält Empfehlungen für die Software-I/O.

SK Hynix hat die Spezifikation über das Open Compute Project (OCP) veröffentlicht, um eine breitere Nutzung in der Branche zu ermöglichen. Dem HBF-Konsortium gehören derzeit Sandisk, Google und Tenstorrent an. SK Hynix will den Teilnehmerkreis mit der weiteren Entwicklung des Ökosystems vergrößern. Die Etablierung als offener Industriestandard deutet darauf hin, dass die Branche künftig nicht nur auf größere HBM-Kapazitäten setzt, sondern verstärkt mehrstufige Speicherarchitekturen einsetzt, die Bandbreite, Kapazität und Skalierbarkeit miteinander verbinden.

Aufgrund des offenen Standards ist HBF nicht auf die Mitglieder des Konsortiums beschränkt. Sollte sich die Spezifikation branchenweit durchsetzen, könnten auch andere Speicherhersteller wie das chinesische Unternehmen CXMT eigene kompatible Lösungen entwickeln. Ob HBF irgendwann auch in Verbraucherhardware zum Einsatz kommt, ist derzeit unklar. Zunächst richtet sich die Technik an Hochleistungs- und Unternehmenssysteme, die große Datenmengen übertragen müssen, ohne die vollständigen Kosten von HBM in Kauf zu nehmen. Da der Standard gerade erst veröffentlicht worden ist, dürften kommerzielle Produkte noch mehrere Jahre entfernt sein. Möglicherweise ist der derzeitige Speichermangel sogar beendet, bevor der erste HBF-Wafer produziert wird.