Cadence推出业界首款12.8Gbps HBM4 IP子系统,为AI和HPC SoC提供全面集成

作者
Lea D
12 分钟阅读

Cadence(铿腾电子)推出12.8Gbps HBM4 IP,重新定义AI时代的内存性能:技术和战略的转折点

在需求旺盛且复杂的市场中,Cadence的全栈HBM4发布,树立了性能、效率和合规性的新标杆

美国加利福尼亚州圣何塞—2025年4月17日—Cadence Design Systems(铿腾电子)推出了迄今为止速度最快的高带宽内存IP子系统,速率高达每针脚12.8Gbps,超越了目前市面上任何HBM4 DRAM的速度,这在全球半导体和AI加速市场中引起了轰动。这不仅仅是一个技术里程碑,更是在计算增长、散热预算、出口管制和大型云服务商迫切需求等多重压力下的内存领域占据了战略制高点。

Cadence与JEDEC的JESD270-4标准批准同步发布,成为首家提供符合JEDEC标准的HBM4解决方案的IP供应商,该解决方案包含强化的PHY(物理层接口)软RTL控制器以及经过实验室验证的完整子系统栈——所有这些都已集成完毕,并可在台积电N3和N2工艺节点上进行生产部署。

Cadence (instaclustr.com)
Cadence (instaclustr.com)


“12.8Gbps不仅仅是一个数字,它是应对未知情况的余量”

Cadence的新IP不仅仅超越了JEDEC的基准,而且还翻了一番,超过了当前HBM4 DRAM速度的60%,并为将在人工智能领域竞争的SoC(片上系统)提供了面向未来的保障,因为这些领域越来越多地受到不可预测的DRAM发展和不断飙升的工作负载强度的影响。

一位行业顾问指出:“每个SoC设计师都知道,DRAM在系统中的实际速度很少能达到其标称速度。Cadence的12.8Gbps PHY提供了工程设计的余量,而不仅仅是吹嘘的资本。它可以缓解时序收敛问题,实现灵活的分级,并为OEM提供更多调整系统性能的手段,以应对实际的约束。”

即使是像SK海力士、三星和美光这样的行业领导者,他们最新的HBM3E设备的速度在8-10.4Gbps之间,也尚未交付与之匹配的DRAM。因此,Cadence的HBM4 IP的运行速度领先于行业发展——这是经过精心设计的。


一个子系统,而非孤立的IP:为什么集成才是真正的创新

Cadence的价值主张不仅仅是速度。端到端的子系统产品使其与传统的点IP发布区分开来。它包括:

  • 用于台积电N3/N2工艺的强化PHY宏
  • 软RTL控制器
  • 中介层参考设计
  • 在全功能12.8Gbps测试芯片上进行验证
  • 用于芯片启动的LabStation™软件
  • 验证IP——包括DFI VIP、HBM4内存模型和系统级分析器

这种全栈方法降低了集成风险,加快了上市时间,并为SoC团队提供了一个经过预验证、生产验证的内存子系统——在产品周期缩短和芯片成本上升的情况下,这是一个极具吸引力的方案。

一家顶级云AI ASIC公司的IP经理表示:“HBM不是一个即插即用的接口,它很脆弱,由中介层驱动,热密度很高。任何在一个软件包中提供中介层布局、PHY时序收敛、BIST覆盖和控制器调优的公司——这才是真正的赋能,而不仅仅是IP许可。”


在能源紧缺的世界中提高效率:功耗和面积的优势至关重要

仅仅提高带宽并不能解决AI数据中心的问题。Cadence的HBM4 IP声称其每比特功耗效率提高了20%面积效率提高了50%,优于其自身的HBM3E产品。这些指标在当今的大型云服务环境中至关重要,因为每比特功耗而不仅仅是总吞吐量,正日益决定着平台的可行性。

对于管理兆瓦级集群的运营商来说,这转化为直接的TCO(总拥有成本)优势——在散热范围内实现更高的性能,每个地板砖上安装更多的机架,并改善散热经济性。

一位大型云服务系统架构师表示:“这些优势不是工程上的奢侈品,它们现在是董事会级别的指标。”


把握时机:为什么HBM4的发布不仅及时,而且至关重要

Cadence于4月17日发布的公告与JEDEC正式发布JESD270-4标准的时间完全一致,这使该公司成为首家提供完全符合标准的IP解决方案的供应商。JEDEC的基准是6.4Gbps;而Cadence的产品将其提高了一倍。

通过突破1.6TB/s的总带宽阈值,Cadence还将其IP直接置于美国出口管制要求的范围之内,该要求现在适用于DRAM带宽超过1.4TB/s的芯片。这项于本月早些时候颁布的法规给内存子系统带来了地缘政治的复杂性——并将像Cadence这样的国内IP供应商定位为替代离岸集成风险的战略选择。


HBM IP战场一览:Cadence在速度和堆栈完整性方面超越竞争对手

尽管HBM IP领域日益拥挤,但没有真正的竞争对手能够与Cadence的12.8Gbps集成解决方案相提并论。

Rambus

  • 提供HBM4控制器(2024年9月发布)
  • 支持高达10Gbps
  • 没有PHY——依赖第三方合作伙伴
  • 性能:2.56TB/s(每个设备最大值)

Synopsys(新思科技)

  • 提供用于HBM3E的控制器+PHY
  • 截至2025年4月,没有公开的HBM4解决方案
  • 缺少Cadence包含的后硅交付件

DRAM供应商(SK海力士、三星、美光)

  • 提供高达10.4Gbps的物理HBM3E设备
  • 没有IP子系统产品——依赖生态系统合作伙伴

通过提供单一供应商的PHY + 控制器 + 中介层参考 + 验证工具,Cadence成为唯一一家降低完整子系统集成风险的供应商。这是一个竞争对手尚未跨越的设计到芯片的护城河


推动此次发布的市场力量

AI需求、计算能力翻倍和内存匮乏

AI工作负载的计算能力每两年翻一番,内存带宽成为瓶颈。如果没有更快的接口,GPU和加速器就会利用不足,浪费芯片和能源。

HBM市场爆发式增长

全球HBM收入预计将从2025年的31.7亿美元增长到2030年的100.2亿美元复合年增长率为25.9%。这种增长与AI、HPC、网络和图形计算紧密相关。

AI硬件投资

预计到2027年,AI硬件市场将超过2100亿美元,使内存子系统成为一个价值数十亿美元的TAM(潜在市场规模)。Cadence的性能优势使其能够吸收更大的增长份额。


利益相关者的影响:每个人都受到影响

SoC设计师和大型云服务商

  • 据报道,英伟达已敦促SK海力士将HBM4的时间表提前六个月
  • AWS、AMD和谷歌需要HBM4用于下一代AI ASIC
  • Cadence的IP提供了一个即时的设计解决方案,领先于DRAM的量产

代工厂和先进封装

  • 台积电与Cadence的N3/N2强化PHY的结合创造了高价值的协同效应
  • PHY的就绪性实现了中介层和封装路径的协同优化

DRAM供应商

  • 美光、SK海力士和三星仍然依赖IP供应商来控制子系统
  • Cadence的全栈产品将价值向上游转移,挑战传统的DRAM经济模式

数据中心和AI基础设施运营商

  • 凭借50%的面积效率和20%的每比特功耗节省,运营商可以在多个方面获益:密度、散热裕量和能源成本

投资展望:如果执行得当,Cadence的IP领先地位具有实质性的上涨潜力

分析师估计,到2027年,Cadence的HBM4解决方案可能会为其收入基础增加3-5%,转化为每年5000万-7500万美元的增量IP收入。这是一个不小的增长,特别是考虑到Cadence在设计IP方面历史上约25%的复合年增长率

以目前260美元的股价计算,分析师预计未来12-18个月内有15-20%的上涨空间,如果:

  • 最初的设计定位于2025年下半年开始增长
  • DRAM的可用性在2026年实现
  • 竞争对手在交付经过验证的HBM4解决方案方面仍然落后

风险:执行、生态系统准备情况和宏观波动

  • DRAM可用性:尚未批量生产HBM4 DRAM设备;生态系统滞后可能会延迟特许权使用费
  • 竞争对手加速发展:Rambus或Synopsys可能会快速推进PHY或控制器
  • 宏观经济放缓:AI和半导体周期具有波动性;需求激增可能会减弱
  • 出口复杂性:监管碎片化可能会限制1.6TB/s以上设计的可寻址市场

战略和技术领先地位——但必须抓住机遇

Cadence的HBM4发布不仅仅是一个性能的桂冠——它也是在时机、集成和协调方面的大师级表现。通过这一举动,该公司:

  • 设定了新的速度上限
  • 实现了完整的子系统集成
  • 与JEDEC规范的发布保持一致
  • 为DRAM滞后和系统调整提供了余量
  • 将自己定位在美国合规框架之内

该公司现在拥有罕见的双重优势:技术领先地位监管协调——这在硅设计与地缘政治同等重要的行业中至关重要。

对于投资者、OEM和SoC架构师来说,这一公告不仅仅是一份规格表。它是一个信号:内存瓶颈可能终于找到了对手——而这个对手来自Cadence。

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