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大模型内存焦虑有解了?SanDisk与SK海力士联手推动HBF高带宽闪存

发布于 更新于
41

导语|大模型推理的内存瓶颈,答案可能藏在 U 盘里。SanDisk 与 SK 海力士联手推动 High Bandwidth Flash(HBF),把 NAND Flash 用 3D 堆叠封装做成「超大容量只读内存池」,专给 AI 推理喂参数。IEEE Spectrum 最新刊文详解了这条反常识的技术路线。

HBF技术对比示意图

一、Flash 不是出了名的慢吗?

很多人第一反应就是这样。NAND Flash 的特点大家都熟:便宜、容量大、断电不丢数据。但写入速度跟 DRAM 比差了几个数量级——传统计算视角下,Flash 和 HBM 完全不在一个桌面。

但这里有个关键区分:Flash 慢,主要慢在写入,不是读取。半导体研究机构 Objective Analysis 总监 Jim Handy 在 IEEE Spectrum 的采访中指出,如果把场景限定在「读多写少」,Flash 的表现就完全不同了。

按最新 ONFI 6.0 闪存接口标准,单颗 die 理论读取带宽可达 4.8 GB/s。虽然跟 HBM4E 单堆栈 3.6 TB/s 差距约 750 倍,但 HBF 要做的事情不是让单颗变快,而是像 HBM 堆叠 DRAM 那样,通过 3D 封装把多颗 NAND Flash die 垂直堆叠在一起,用并发把总读取带宽堆出来。

二、HBF 的目标参数

SanDisk 公开的首代 HBF 目标:最高堆叠 16 颗 NAND Flash 芯片,单堆栈容量 512 GB,读取带宽 1.6 TB/s。后续第二代、第三代路线图中分别提升到 2 TB/s 和 3.2 TB/s。

这个数字虽然追不上顶级 HBM,但关键是容量/成本比。HBM 的优势是速度极快但容量昂贵且有限;HBF 虽然速度低一些,却能提供更大的容量和更低的单位成本——这对动辄数百 GB 参数的大模型推理来说,是实实在在的新选项。

三、为什么 AI 推理特别适合 HBF?

训练和推理对内存的要求不一样。训练要反复读取、计算误差、通过反向传播更新权重,既大量读又大量写,Flash 根本扛不住。但推理阶段就不同了——模型已完成训练,权重基本冻结,大多数时候只需要快速读出这些庞大的参数,而不需要频繁改写。

这正好落在 Flash 相对擅长的一侧。昂贵且容量有限的 HBM 就能被释放出来,专门充当高速暂存区;HBF 则负责装下那些体量巨大、但不怎么改动的模型参数。整体架构就像一个「超大容量只读内存池」。

HBF与HBM/SSD分层内存架构对比

四、热数据放 HBM,冷数据放 HBF

当下的 AI 推理硬件,瓶颈早就不止于「算得够不够快」。模型越来越大,单卡显存装不下、HBM 贵得离谱、数据喂不过来——这些问题同时压在头上。HBF 切入的正是这个缝隙。

按照 SK 海力士的设想,未来的 AI 服务器内存应该是分层的:热数据(频繁读写)继续放 HBM;大容量、静态、读密集数据放 HBF;更低速、更便宜的数据继续放 SSD。每一层各司其职,总成本才可控。

五、HBF 不是 HBM 的替代品

SK 海力士本身就是 HBM 最大的供应商之一,HBM 给它带来创纪录收入。推出一种更便宜的「类替代」技术似乎反直觉,但从系统角度,HBF 和 HBM 是互补关系。HBF 想做的不是让 Flash 变成 HBM,而是让不同数据待在适合自己的位置里。

Objective Analysis 的判断是:HBF 预计还将提升能效并降低成本,帮助数据中心进一步扩展 AI 推理硬件规模。

六、标准化进展与时间线

据 IEEE Spectrum 报道,HBF 至少还需要一年才可能出货,距离大规模部署可能还要几年。今年 2 月 25 日,SanDisk 和 SK 海力士已在开放计算项目 OCP 下启动 HBF 标准化工作。但目前标准仍在推进,正式发布时间未定——HBF 短期内还不会改变 AI 服务器市场。

它更像一个信号:AI 推理正在倒逼存储和内存体系重新分工。解决方案未必只来自更贵的 HBM,也可能来自把熟悉的老技术重新封装一遍。


参考来源

常见问题(FAQ)

HBF和HBM有什么区别?
HBM(高带宽内存)基于DRAM堆叠,速度极快但容量贵且有限;HBF基于NAND Flash堆叠,读取速度不如HBM但容量更大、单位成本更低,专门面向AI推理中「读多写少」的场景,与HBM是互补关系而非替代关系。
Flash写入那么慢,为什么能给AI用?
Flash慢主要慢在写入,不是读取。AI推理阶段的模型权重基本冻结,绝大多数操作是读取而非改写,正好落在Flash擅长的一侧。HBF通过3D封装堆叠多颗芯片,并发读取把总带宽堆出来。
HBF什么时候能商用?
据IEEE Spectrum报道,HBF至少还需一年才可能出货,距离大规模部署可能还要数年。目前SanDisk与SK海力士已在OCP下推动标准化,但正式发布时间未定。
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