现在要进入到其中如日中天的存储芯片了,一开始很困惑于众多难以理解的名词和技术架构,直到Codex提示了一个很有意思的理解方式,
01 用厨房建立直觉

NAND / SSD 像仓库。它负责长期保存大量食材,模型文件、训练数据、日志、向量库都可以放在这里。仓库容量大,也适合长期保存,但离大厨远,不适合每一秒都伸手去拿。
DDR5 DRAM 像工作台。它离厨房操作区更近,适合临时摆放和处理食材。CPU 做系统调度、通用计算、数据准备时,就需要这张工作台。
HBM 像贴着大厨的备菜台。马上要下锅、反复要用的数据,不能放在仓库,也不能只放在远一点的工作台,而是要尽量贴近大厨。HBM 的价值就在这里:把数据更近、更快、更宽地送给 GPU / ASIC。
SRAM / Cache 像手边的小碗。它最顺手、最快,但容量很小。大厨随手取一点调料很方便,但不可能把整个仓库都装进小碗里。。
02 再回到真实 AI 服务器

把厨房图对应回硬件图,就容易多了。左边硬盘位是 SSD / NAND Flash,它在服务器存储层,主要负责长期保存。中间靠 CPU 的内存条是 DDR5 DRAM,它是 CPU 旁边的系统内存。
右边是 GPU / ASIC 加速模块。中间那块计算核心不是存储芯片,而是负责大规模并行计算的“厨师”。贴着它周围的是 HBM,位置比普通 DRAM 更靠近计算核心;而 SRAM / Cache 在芯片内部,外部看不见,但速度最快。
03 了解最重要的几个存储芯片的名字
NAND Flash 的全称可以理解为 NAND 型 Flash Memory,也就是 NAND 闪存。Flash 的关键特点是断电以后数据还在,所以它适合做长期保存。SSD 固态硬盘不是一颗 NAND 芯片,而是由 NAND 闪存、主控芯片、固件等组成的一整套存储设备。
它擅长的是大容量、低成本、长期保存,比如模型文件、训练数据、日志、向量库和检查点文件。
但 NAND 不擅长做“贴身供给”。它更像仓库,容量可以很大,但访问延迟高,数据从硬盘位一路搬到计算核心,中间距离太远。AI 计算需要的是连续、高频、低延迟的数据供给,所以 NAND 适合保存,不适合直接喂 GPU。
DRAM 的全称是 Dynamic Random Access Memory,动态随机存取存储器。它就是我们平时说的“内存”。和 NAND 相比,DRAM 的最大特点是速度快很多。但它是易失性存储,断电以后数据会丢。
DDR5 是 Double Data Rate 5 的缩写,可以理解为第五代 DDR 内存标准。这里容易混淆:DDR5 不是和 DRAM 并列的另一类芯片,而是 DRAM 的一种主流规格和接口标准。图里 CPU 旁边的内存条,就是服务器里的 DDR5 DRAM。
DDR5 DRAM 擅长服务 CPU。系统调度、通用计算、数据准备、把数据整理好再交给加速器,都需要它。它像厨房里的工作台,比仓库近得多,也方便处理食材;但它靠近的是 CPU,不是 GPU / ASIC 的计算核心。
HBM 的全称是 High Bandwidth Memory,高带宽存储器。它本质上仍然属于 DRAM,但不是普通内存条的形态,而是把多层 DRAM 芯片垂直堆叠起来,再放到 GPU / ASIC 旁边,通过先进封装和计算芯片连接在一起。
HBM 的基础原理不难理解:既然数据要喂给 GPU / ASIC,那就让存储离计算核心更近,并且把数据通道做得更宽。普通道路上车道少,就算每辆车跑得快,吞吐量也有限;HBM 更像在计算核心旁边修了一条很宽的专用通道。
所以 HBM 擅长的是高带宽、短距离、持续供给。大模型训练和推理里,GPU / ASIC 会反复读取参数、中间结果和缓存数据。算力越强,越需要 HBM 这种贴身高速供给层,否则计算核心就可能等数据。
HBM3、HBM3E、HBM4,可以先理解为 HBM 的代际升级。先抓住方向就够了:每一代都在继续提升带宽、容量、能效,并且和先进封装绑定得更深。
SRAM 的全称是 Static Random Access Memory,静态随机存取存储器。Cache 不是另一种独立存储芯片名,而是一种“缓存层”的用法;在很多 CPU、GPU、ASIC 里面,Cache 主要就是用 SRAM 来实现。
SRAM 的基础原理,可以粗略理解为:用更复杂的晶体管电路直接维持 0 和 1 的状态,只要不断电,就不需要像 DRAM 那样反复刷新。所以 SRAM 速度非常快,适合放计算核心马上要用、反复要用的数据。
但 SRAM 的代价也很明显:占芯片面积,成本高,容量很难做大。它像大厨手边的小碗,拿起来最快,但只能装一点点。它不能替代 HBM、DRAM 或 NAND,只能做芯片内部最靠近计算核心的那一小层缓存。
夜雨聆风