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如何给内存加上AI？

2021/9/3 12:16:48

近期，三星在Hot Chips 33会议上展示了其在内存内处理（PIM）技术方面的最新进展。Hot Chips 33会议作为半导体行业的重要会议，每年都会有备受瞩目的微处理器和IC创新产品亮相。三星发布的信息包括，三星首次成功将基于PIM的高带宽存储器（HBM-PIM）整合到商用化加速器系统中，并扩大PIM应用范围至DRAM模组和移动内存，从而加速实现内存和逻辑的融合。

三星首次将HBM-PIM集成到AI加速器中

今年2月，三星推出了其首个HBM-PIM（Aquabolt-XL），将AI处理能力整合到三星HBM2 Aquabolt中，以增强超级计算机和AI应用的高速数据处理能力。随后，HBM-PIM在赛灵思（Xilinx）Virtex Ultrascale+（Alveo）AI加速器中进行了测试，它提升了近2.5倍的系统性能，并降低超过60%的能耗。

“HBM-PIM是三星首个在客户AI加速器系统中进行了测试的AI定制内存解决方案，显示出巨大的商业潜力。”三星电子DRAM产品和技术高级副总裁Nam Sung Kim表示，“随着技术标准化发展，该技术应用将会进一步扩大，扩展至用于下一代超级计算机和AI应用的HBM3，甚至用于设备上AI的移动存储器，以及用于数据中心的存储器模块。”

“赛灵思一直与三星电子合作，从Virtex UltraScale+ HBM系列开始，为数据中心、网络和实时信号处理应用提供高性能解决方案。近期，双方又推出了令人振奋的Versal HBM系列产品。”赛灵思产品规划部高级总监Arun Varadarajan Rajagopal表示，“很高兴能与三星继续开展合作，我们帮助评估HBM-PIM系统在AI应用中实现重大性能，及能效提升的潜力。”

加速DIMM（AXDIMM）能在DRAM模块内进行“处理”，尽可能减少CPU和DRAM之间的大量数据交换，以提升AI加速器系统的能源效率。由于缓冲芯片内嵌有AI引擎，AXDIMM可对多个内存排列（DRAM芯片组）并行处理，而非每次仅访问一组，从而大大提升了系统性能和效率。由于AXDIMM模块能保留传统DIMM的外形尺寸，因此它能在不修改系统的情况下直接替换。目前，AXDIMM正在客户的服务器上进行测试，能够在基于AI的推荐应用中，提供大约2倍的性能，并使整个系统的能耗减少40%。

“思爱普（SAP）一直为SAP-HANA在内存内数据库（IMDB）应用方面与三星开展合作。”思爱普HANA核心研究与创新主管Oliver Rebholz表示，“根据性能预测和潜在的整合方案，我们预计内存内数据库管理（IMDBMS）的性能会有明显改善，并通过AXDIMM上的分解计算，实现更高能效。思爱普希望继续与三星在该领域进行合作。”

移动存储器将AI从数据中心带到设备上

三星LPDDR5-PIM移动存储器，可在不连接数据中心的情况下，提供独立的AI功能。模拟测试表明，LPDDR5-PIM在用于语音识别、翻译和聊天机器人等应用时，可提升1倍以上的性能，同时减少60%以上的能耗。

三星计划通过与其他行业领导者合作，在2022年上半年实现PIM平台标准化，从而扩展AI内存产品组合。三星还将继续努力，培养一个高度健全的PIM生态系统，以确保整个内存市场的广泛适用性。查询进一步信息，请访问官方网站