存儲(chǔ)器撞墻效應(yīng)誰來解？

　　電腦系統(tǒng)的效能精進(jìn)，在近年來遭遇一些問題，例如處理器的時(shí)脈撞墻(Clock Wall)問題，即運(yùn)作時(shí)脈難以超越4GHz，2011年第4季Intel推出第二代的Core i7處理器達(dá)3.9GHz，至今Intel所有的處理器均未超過3.9GHz。

　　時(shí)脈撞墻逼迫Intel放棄過往慣用的時(shí)脈提升加速法，取而代之是以增加處理器的核數(shù)來提升效能，事實(shí)上AMD早于2005年即提出雙核構(gòu)想(仿效2000年IBM提出的POWER4)，2006年Intel跟進(jìn)推出Core Duo，此后x86 CPU的效能提升，即是在時(shí)脈與核數(shù)及功耗間求取平衡。

　　另一個(gè)問題是記憶體撞墻(Memory Wall)，事實(shí)上這個(gè)問題比時(shí)脈撞墻問題嚴(yán)重，且發(fā)生的時(shí)間更早。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，1986年到2000年間，處理器的效能每年以55%的幅度在成長(zhǎng)，但相對(duì)的，記憶體僅有每年10%的速度增長(zhǎng)。

　　很明顯的，記憶體逐漸成為整體電腦系統(tǒng)效能中的“瓶頸”，為此Intel多次運(yùn)用晶片組市占率，引領(lǐng)與逼迫并用地讓電腦記憶體產(chǎn)業(yè)升級(jí)，先是自最傳統(tǒng)的FPM RAM升級(jí)成EDO RAM，而后升級(jí)成SDRAM。

　　但I(xiàn)ntel期望產(chǎn)業(yè)自SDRAM升級(jí)成RDRAM時(shí)，RDRAM的發(fā)展卻不如預(yù)期，且Intel支援RDRAM的i820晶片組發(fā)生瑕疵，迫使Intel放棄RDRAM，回歸大宗主流的SDRAM，而后隨JEDEC組織的制訂進(jìn)入DDR SDRAM(原有的SDRAM則為區(qū)別，稱為SDR SDRAM)。不僅Intel失敗，相近時(shí)間NEC也曾提出VC RAM(Virtual Channel，虛擬通道)，期望改善記憶體的存取效能，但也未能獲得市場(chǎng)認(rèn)同。

　　數(shù)年后Intel再次嘗試突破現(xiàn)狀，記取RDRAM技術(shù)變革過大且獨(dú)家主導(dǎo)等缺點(diǎn)，2005年Intel提出FB-DIMM(Full Buffered Dual In Line Memory Module)，在不改變?cè)蠨RAM產(chǎn)業(yè)的情況下，透過AMB(Advanced Memory Buffer，先進(jìn)記憶體緩沖器)晶片來加速傳輸，并將FB-DIMM標(biāo)準(zhǔn)提交，2006年獲得JEDEC組織認(rèn)可，以利推行。但到了2011年，Intel、AMD等均放棄使用FB-DIMM，再一次失敗。

　　從RDRAM到FB-DIMM，已接近十年時(shí)間，即記憶體撞墻效應(yīng)問題一直未明顯紓解，只能采漸進(jìn)方式維持，如從DDR2 SDRAM升級(jí)成DDR3 SDRAM，而后將進(jìn)入DDR4 SDRAM，但世代之別大體只在運(yùn)作電壓的降低、制程的精進(jìn)，其實(shí)變化不大。

　　為了解決問題，2011年Micron提出Hybrid Memory Cube技術(shù)，簡(jiǎn)稱HMC。Micron宣稱HMC比DDR3 SDRAM快上15倍，并為此發(fā)起成立Hybrid Memory Cube Consortium組織，與其他業(yè)者共同推行。

　　HMC主要是運(yùn)用3D IC的TSV(Through-Silicon Via，矽穿孔)技術(shù)，將4至8個(gè)現(xiàn)有主流大宗的DDR3 SDRAM裸晶連接，并共同封裝，并在封裝內(nèi)由一片邏輯裸晶(Logic Die)擔(dān)任記憶體控制器的角色，統(tǒng)籌與多個(gè)DDR SDRAM裸晶的存取溝通，以此加速。

　　雖然2011年提出HMC技術(shù)、2012年發(fā)起HMCC組織，但HMC標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)規(guī)格至2013年才提出，在歷經(jīng)1.0版、1.1版后，于2014年提出2.0版，2.0版將傳輸率自15Gbps倍增至30Gbps。

　　許多業(yè)者將改善記憶體撞墻效應(yīng)的希望寄托在HMC技術(shù)上，不過目前為止的推進(jìn)仍很緩慢，截至目前為止仍未見有采行HMC記憶體的電腦系統(tǒng)，預(yù)計(jì)2015年才會(huì)登場(chǎng)，即便如期登場(chǎng)，從技術(shù)到系統(tǒng)也歷經(jīng)4年時(shí)間。

　　另外，或許有人對(duì)HMC技術(shù)的推展抱持樂觀，因?yàn)镠MCC組織中，8家關(guān)鍵業(yè)者有3家為記憶體大廠，即Micron、Samsung、SK Hynix。但是，10多年前的RDRAM，也是獲得Intel、Samsung、Micron等大廠的入資或換股，最終RDRAM并沒有成為新一代的主流記憶體，因此，對(duì)HMC的推行仍難有樂觀的理由。

　　如果記憶體撞墻效應(yīng)無法解決，那么無論使用多好的固態(tài)硬碟(SSD)，多好的運(yùn)算負(fù)荷卸載(Offload)網(wǎng)卡，則都有其限，因?yàn)橛驳?、網(wǎng)路均在記憶體之下，看來產(chǎn)業(yè)只能期許這個(gè)延宕多年的問題能早日解決。