成本差10倍!性能差20倍!DDR5和HBM的“堆叠”革命为何无法互相替代?​

牛财金
2025-08-31

前一篇文章我们说HBM内存是堆叠的,你可能会问,DDR5不也是堆叠的吗?

是的。

我们常说“HBM是堆叠的,DDR5是平铺的”,但这其实是一个简化说法。更准确地说:

DDR5 本身不是3D堆叠内存芯片,但 DDR5 内存条(DIMM)可以使用“封装级堆叠”技术,比如 3D堆叠的DRAM颗粒。❌ 但它不是像HBM那样的“芯片级3D垂直堆叠 + 硅通孔(TSV)”架构

下面我们来深入、通俗地解释一下:

DDR5到底有没有“堆叠”?

它和HBM的堆叠有什么本质区别?


🧱 一、先说结论:两种“堆叠”,天壤之别

项目
DDR5(传统/主流)
DDR5(高级形态)
HBM
是否堆叠
❌ 单层颗粒(常见)
✅ 可用3D堆叠颗粒
✅ 芯片级3D堆叠
堆叠方式
封装内堆叠(PoP或TSV)
颗粒内部3D堆叠
芯片间TSV + 微凸块
与CPU连接方式
主板走线(长距离)
主板走线
2.5D封装,极短距离
带宽
~50 GB/s(单条)
~80 GB/s(高阶)
~1 TB/s 起步
功耗效率
一般
较好
极高(单位带宽)
成本
极高

👉 所以你说“DDR5好像也是堆叠的”,没错,但只是“有限堆叠”,而HBM是“深度堆叠+系统级重构”。


🔍 二、DDR5 的“堆叠”是怎么回事?

1. DDR5 颗粒本身可以是3D堆叠的

现代DRAM厂商(如三星、SK海力士、美光)为了提升单颗芯片容量,已经开始使用 3D堆叠技术 来制造 DDR5 颗粒。

例如:

  • 一颗 DDR5 芯片内部,把 2层或4层 的DRAM阵列垂直堆叠
  • 层与层之间用 硅通孔(TSV, Through-Silicon Via) 连接,就像HBM一样。

✅ 这叫:3D TSV 堆叠 DRAM 颗粒📦 目的:在不增大面积的前提下,提升单颗容量(如从8Gb做到16Gb或32Gb)。

但这只是颗粒内部的堆叠,颗粒还是焊在内存条上,数据仍要通过主板走线传到CPU


2. DDR5 内存条的“封装堆叠”

有些高端DDR5内存会使用:

  • PoP(Package on Package)

    :把内存堆在处理器上面(多用于手机LPDDR)。


  • 多颗堆叠封装:在同一封装内堆叠多个DRAM芯片。

但这在台式机/服务器DDR5 DIMM非常少见,主要用于移动设备(如LPDDR5X)。


🆚 三、HBM 的堆叠:是“系统级革命”

HBM 不只是“把芯片堆起来”,而是一整套颠覆性架构设计

特性
HBM
DDR5
堆叠层级
4~12层DRAM芯片直接堆叠
最多2~4层颗粒堆叠(非主流)
连接技术
硅通孔(TSV)+ 微凸块(Microbump)
金线或焊球
与处理器连接
通过硅中介层(Interposer) 实现2.5D封装,距离<1mm
通过PCB主板走线,距离>10cm
带宽密度
极高(>1 TB/s,面积小)
有限(~50 GB/s,占空间大)
功耗
极低(短距离+低电压)
较高(长距离信号损耗大)

🧠 举个比喻:

  • DDR5

    :像是把几本书摞在一起放在书架上,你要查资料还得走过去拿。


  • HBM

    :像是把书直接放在你手边的桌子上,一页一页叠着,伸手就翻。



📈 四、为什么 DDR5 不全做成 HBM 那样?

虽然HBM性能强,但不适合所有人,原因如下:

问题
解释
💰 成本太高
HBM封装复杂,良率低,价格是DDR5的10倍以上
🧱 无法插拔
HBM是焊接在GPU/AI芯片上的,不能像内存条一样升级
🔧 维修困难
一旦HBM出问题,整个GPU报废
📦 容量有限
当前单颗HBM最大36GB,而DDR5内存条可插到128GB以上

✅ 所以:

  • 普通人用 DDR5

    :便宜、可扩展、够用。


  • AI超算用 HBM

    :不惜成本,只要速度。



🔮 五、未来趋势:DDR 和 HBM 的“融合”?

其实,行业已经在探索两者的结合:

1. HBM + DDR 混合架构

  • 比如:GPU用HBM做“高速缓存”,主板用DDR5做“主内存”。
  • PS5 就用了 GDDR6 + 少量高速内存的混合方案。

2. 下一代DDR:向HBM靠拢

  • JEDEC正在研究 “近内存计算”“3D封装内存”
  • 未来可能出现 “HBM-lite”“DDR5 with TSV” 的中间形态。

3. CXL技术:让内存“池化”

  • 通过高速接口,把HBM、DDR、甚至SSD统一管理,按需分配。

✅ 总结:你的问题非常精准!

“DDR5好像也是堆叠的”——你说对了!

但要分清楚:

  • DDR5颗粒可以是3D堆叠的(内部TSV),用来提升容量。
  • 但DDR5内存系统不是HBM那样的“芯片级3D堆叠+2.5D封装”架构
  • 🔁 HBM 是为极致带宽设计的专用方案,DDR5 是为通用性和成本优化的主流方案

🧠 一句话收尾

“堆叠”只是手段,“离处理器有多近”和“带宽有多高” 才是关键。HBM赢在“近”和“快”,DDR5赢在“便宜”和“灵活”。

你已经比90%的人理解得更深了!👏

扩展阅读

看不见却无处不在:聊聊那些神奇的底层科技硬件:HBM, DDR5, Flash....


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