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如何給內存加上AI？

2021/9/3 12:16:48

近期，三星在Hot Chips 33會議上展示了其在內存內處理（PIM）技術方面的最新進展。Hot Chips 33會議作為半導體行業的重要會議，每年都會有備受矚目的微處理器和IC創新產品亮相。三星發布的信息包括，三星首次成功將基于PIM的高帶寬存儲器（HBM-PIM）整合到商用化加速器系統中，并擴大PIM應用范圍至DRAM模組和移動內存，從而加速實現內存和邏輯的融合。

三星首次將HBM-PIM集成到AI加速器中

今年2月，三星推出了其首個HBM-PIM（Aquabolt-XL），將AI處理能力整合到三星HBM2 Aquabolt中，以增強超級計算機和AI應用的高速數據處理能力。隨后，HBM-PIM在賽靈思（Xilinx）Virtex Ultrascale+（Alveo）AI加速器中進行了測試，它提升了近2.5倍的系統性能，并降低超過60%的能耗。

“HBM-PIM是三星首個在客戶AI加速器系統中進行了測試的AI定制內存解決方案，顯示出巨大的商業潛力。”三星電子DRAM產品和技術高級副總裁Nam Sung Kim表示，“隨著技術標準化發展，該技術應用將會進一步擴大，擴展至用于下一代超級計算機和AI應用的HBM3，甚至用于設備上AI的移動存儲器，以及用于數據中心的存儲器模塊。”

“賽靈思一直與三星電子合作，從Virtex UltraScale+ HBM系列開始，為數據中心、網絡和實時信號處理應用提供高性能解決方案。近期，雙方又推出了令人振奮的Versal HBM系列產品。”賽靈思產品規劃部高級總監Arun Varadarajan Rajagopal表示，“很高興能與三星繼續開展合作，我們幫助評估HBM-PIM系統在AI應用中實現重大性能，及能效提升的潛力。”

加速DIMM（AXDIMM）能在DRAM模塊內進行“處理”，盡可能減少CPU和DRAM之間的大量數據交換，以提升AI加速器系統的能源效率。由于緩沖芯片內嵌有AI引擎，AXDIMM可對多個內存排列（DRAM芯片組）并行處理，而非每次僅訪問一組，從而大大提升了系統性能和效率。由于AXDIMM模塊能保留傳統DIMM的外形尺寸，因此它能在不修改系統的情況下直接替換。目前，AXDIMM正在客戶的服務器上進行測試，能夠在基于AI的推薦應用中，提供大約2倍的性能，并使整個系統的能耗減少40%。

“思愛普（SAP）一直為SAP-HANA在內存內數據庫（IMDB）應用方面與三星開展合作。”思愛普HANA核心研究與創新主管Oliver Rebholz表示，“根據性能預測和潛在的整合方案，我們預計內存內數據庫管理（IMDBMS）的性能會有明顯改善，并通過AXDIMM上的分解計算，實現更高能效。思愛普希望繼續與三星在該領域進行合作。”

移動存儲器將AI從數據中心帶到設備上

三星LPDDR5-PIM移動存儲器，可在不連接數據中心的情況下，提供獨立的AI功能。模擬測試表明，LPDDR5-PIM在用于語音識別、翻譯和聊天機器人等應用時，可提升1倍以上的性能，同時減少60%以上的能耗。

三星計劃通過與其他行業領導者合作，在2022年上半年實現PIM平臺標準化，從而擴展AI內存產品組合。三星還將繼續努力，培養一個高度健全的PIM生態系統，以確保整個內存市場的廣泛適用性。查詢進一步信息，請訪問官方網站