现实与虚拟之桥：三星 GDDR6W 如何用强大的图形存储器成就身临其境的 VR 世界

随着先进图形和显示技术的发展，从虚拟现实 (VR) 到日常生活之间的壁垒越来越少。想要实现这一改变，专为图形产品设计的存储器解决方案就需要取得更大的进步。 高带宽存储：实现超现实游戏和虚拟现实的关键 完善虚拟现实技术的主要挑战之一，是在虚拟空间中再现真实世界中纷繁复杂的物体和环境。这需要极大的存储容量和超高的计算能力。此外，创造更逼真虚拟现实的益处不胜枚举，包括真实模拟复杂的场景，启迪多种跨行业的创新等。 在虚拟现实领域，数字孪生这一热门概念正是这背后的中心原理。数字孪生是对某个对象或空间的虚拟再现。数字孪生会根据真实世界中的变化实时更新，涵盖其源对象的整个生命周期，并使用模拟、机器学习和推理等方法来帮助决策。由于数据处理和推理方面的限制，这种设想仍然不切实际，直到最近，得益于高带宽存储 (HBM) 等技术的出现，数字孪生才得以快速发展。因此，高带宽存储的应用场景远不止传统的游戏。 与其他技术创新一样，不断的创新让游戏行业蓬勃发展，日新月异的速度和性能推动市场不断进步。得益于 3D 渲染中的光线跟踪（跟踪给定画面中的光线反射）等技术的发展，高端 AAA 级游戏中的图形不断向超现实方向发展，变得更加让人身临其境。 借助光线跟踪技术，可以通过采集光信息进行实时计算，从而确定每个像素的颜色。这种情况需要对大量的数据进行近乎同步的计算——每秒游戏内画面高达 60 到 140 个页面。此外，显示质量也在快速提升，分辨率快速从 4K 发展到 8K 标准，同时帧缓冲¹ 也不断增加，达到现有缓冲的两倍以上。由于这些优点，随着游戏的不断发展，HBM 已成为满足不断增加的存储需求的关键。 _{¹ 帧缓冲：用于临时存储屏幕上所显示图像信息的存储器。} GDDR6W DRAM：强大的图形性能，轻松再创虚拟世界 高性能、大容量和高带宽存储解决方案让虚拟世界越来越接近真实世界，其应用场景远不止游戏。为满足这一不断增长的市场需求，三星电子开发了 GDDR6W 这款新颖的下一代图形 DRAM 技术。 GDDR6W 以三星 GDDR6 产品为基础，引入了扇出型晶圆级封装 (FOWLP) 技术，极大地提高了存储器带宽和容量。 GDDR6从发布以来， 经历了多项重大的改进。今年七月，三星开发了 24Gbps GDDR6 存储器，这是一款拥有极快速度的图形 DRAM。在此基础上，GDDR6W 的外形尺寸虽与 GDDR6 相同，但带宽（性能）和容量均是后者的两倍。由于外形尺寸不变，新款存储芯片可以轻松代入客户的 GDDR6 生产工艺中，利用现有的 FOWLP 建造和堆叠技术，降低生产时间和成本。 下图说明了如何在相同大小的封装中容纳两倍数量的存储芯片，以及制造商如何开发具有两倍带宽和图形 DRAM 容量的显卡和笔记本电脑，而无需改变 GPU 的实际尺寸。换言之，与之前的设计相比，相同容量存储器占用的空间可以减少 50%。

通常，堆叠的芯片越多，封装尺寸将会越大。但由于物理因素的制约，封装高度存在一个上限。此外，尽管堆叠芯片可以增加容量，但同时还需要权衡散热和性能要求。为了克服这些制约，我们在 GDDR6W 上应用了扇出型晶圆级封装 (FOWLP) 技术。 FOWLP 技术直接在硅晶圆上堆叠存储芯片裸片，而不是在 PCB 上堆叠。为实现这种方法，我们使用了再分配层 (RDL) 技术来形成扩展模式。此外，由于不涉及 PCB，封装的厚度也得以降低，并提高了散热能力。

采用 FOWLP 的 GDDR6W 厚度为 0.7mm，较之上一代 1.1mm 的封装厚度 ，变薄了 36%。此外，尽管芯片分为数层，其热属性和性能与现有的 GDDR6 仍然相同。与 GDDR6 不同的是，由于单个封装的 I/O 更大，采用 FOWLP 的 GDDR6W 的带宽增加了一倍。 封装是指将通过前道工艺技术处理后的晶圆切割为不同半导体形状或连接、固定、密封、引线裸片的过程。在行业中，这被称为“后工艺”技术。尽管半导体行业致力于不断研究和发展前工艺技术中电路制造的技术，但随着这些技术越来越接近上限，封装技术却变得越来越重要。因此，三星电子将不断开发先进的封装技术，例如可在 GDDR6W 等解决方案中使用的 FOWLP 技术。 新开发的 GDDR6W 技术可以在系统层级支持 HBM 级带宽。HBM2E 提供高达 1.6TB/s 的系统级带宽（基于 4K 系统级 I/O），以及 3.2Gpbs 的每引脚传输速率。而 GDDR6W 可提供高达 1.4TB/s 的带宽（基于 512 系统级 I/O），以及高达 22Gpbs 的每引脚传输速率。此外，由于与使用 HBM2E 相比，GDDR6W 的 I/O 数量减少至后者的大约 1/8，因此不再需要使用微凸块。这种方法具有更高的成本效益，也不再需要使用中介层。

_{* 系统级：以显卡为例，8 封装 GDDR6W 和 4 封装 HBM 的设定参考点。} “通过利用 GDDR6 的先进封装技术，GDDR6W 以类似的封装尺寸提供两倍存储容量和性能”，三星电子存储器业务新业务规划副总裁 CheolMin Park 说。“借助 GDDR6W，我们可以提供满足不同客户需求的差异化存储器产品，这是巩固我们的市场地位的重要一步。” 三星电子正在推进 GDDR6W 产品的标准化。 此外，公司还宣布将与 GPU 合作伙伴联手，将 GDDR6W 的应用范围扩大到小封装尺寸的设备，例如笔记本电脑以及用于人工智能 (AI) 和高性能计算 (HPC) 等应用领域的新型高性能加速器。 _{*本文中的产品图片以及型号、数据、功能、性能、规格参数等仅供参考，三星有可能对上述内容进行改进，具体信息请参照产品实物、产品说明书或三星半导体官网(https://semiconductor.samsung.com/cn/)。除非经特殊说明，本网站中所涉及的数据均为三星内部测试结果，涉及的对比均为与三星产品相比较。}