Tại hội nghị Future of Memory and Storage (FMS) 2026, Samsung đã trình bày tầm nhìn về các giải pháp bộ nhớ và lưu trữ thế hệ tiếp theo dành cho AI cũng như các ứng dụng điện toán truyền thống. Hãng giới thiệu ba công nghệ mới gồm zHBM, zNAND-O và BV-NAND.
Công nghệ liên kết wafer thế hệ mới mở đường cho các kiến trúc bộ nhớ đột phá
Mặc dù hướng đến những mục đích sử dụng hoàn toàn khác nhau, cả ba đều có chung một nền tảng cốt lõi: được xây dựng trên công nghệ liên kết wafer (wafer bonding).
Dưới đây là tổng quan về từng công nghệ.
zHBM
Tầm nhìn của Samsung về bộ nhớ HBM siêu hiệu năng được đặt trực tiếp lên trên chip logic, phục vụ các bộ tăng tốc AI.
zNAND-O
Bộ nhớ NAND được gắn trực tiếp lên chip logic nhằm tối đa hóa băng thông, giảm độ trễ và tiết kiệm điện năng.
BV-NAND
(Còn được gọi là V-NAND thế hệ thứ 10 của Samsung)
Đây là kiến trúc xếp chồng các lớp NAND lên toàn bộ mạch điều khiển phía dưới. Về bản chất, đây là bước phát triển tiếp theo của công nghệ 3D NAND, tương tự hướng đi mà nhiều hãng như Kioxia/SanDisk, SK hynix và YMTC (đơn vị tiên phong áp dụng phương pháp này) đang theo đuổi.
zHBM: Đưa toàn bộ stack HBM lên trên chip logic
Khi chuẩn HBM4 với giao tiếp 2.048-bit lần đầu được nhắc đến, từng có nhiều thông tin cho rằng SK hynix cùng các đối tác nghiên cứu phương án đặt trực tiếp các stack HBM lên trên bộ xử lý thay vì đặt cạnh như hiện nay.
Lý do là việc sử dụng interposer để kết nối nhiều stack HBM4 với bộ tăng tốc AI được cho là sẽ rất phức tạp và tốn kém.
Tuy nhiên, theo thời gian, ngành công nghiệp nhận ra rằng việc đặt bộ nhớ trực tiếp lên chip xử lý cũng đặt ra nhiều thách thức về:
- Tản nhiệt
- Cấp nguồn
- Thiết kế interposer đủ khả năng xử lý giao tiếp 2.048-bit
zHBM của Samsung được xem là bước tiếp theo của hướng phát triển này.
Trong thiết kế của Samsung, các stack HBM được đặt ngay phía trên bộ tăng tốc AI thay vì bố trí xung quanh. Điều này giúp rút ngắn đáng kể khoảng cách truyền dữ liệu giữa bộ nhớ và bộ xử lý.
Samsung cho biết kiến trúc này có thể:
- Tăng băng thông
- Cải thiện hiệu quả năng lượng
- Đạt hiệu năng cao gấp 8 lần HBM5
- Mật độ bộ nhớ cao hơn 10 lần
- Hiệu quả năng lượng tốt hơn 3 lần
- Giảm hơn 50% điện trở nhiệt so với HBM5
Tuy nhiên, các con số mà Samsung công bố vẫn còn khá chung chung.
Ví dụ, khi hãng nói hệ thống tích hợp zHBM mang lại "hiệu năng cao gấp khoảng 8 lần HBM5", Samsung không làm rõ đây là:
- Băng thông bộ nhớ
- Hiệu năng thực tế của ứng dụng AI
- Hay là tổng hợp nhiều yếu tố khác
Nếu chỉ nói về băng thông, nhiều khả năng Samsung sẽ sử dụng cách diễn đạt rõ ràng hơn như "8x higher bandwidth".
Khái niệm "performance" trong trường hợp này có thể mang nhiều ý nghĩa khác nhau.
Tương tự, các tuyên bố về:
- hiệu quả năng lượng,
- mật độ bộ nhớ,
- khả năng tản nhiệt
đều được so sánh với HBM5, trong khi chuẩn HBM5 hiện vẫn chưa hoàn thiện. Ngoài ra, Samsung cũng chưa tiết lộ công nghệ xếp chồng hay liên kết chip cụ thể sẽ được sử dụng cho zHBM.
Một điểm đáng chú ý khác là zHBM sẽ hỗ trợ thiết kế tùy biến theo yêu cầu khách hàng.
Samsung cho biết các IP chuyên dụng có thể được tích hợp vào lớp kết nối giữa stack HBM và bộ xử lý AI, đồng nghĩa zHBM có thể không phải là một giải pháp tiêu chuẩn hóa cho toàn ngành mà sẽ được tối ưu theo từng ứng dụng riêng.
Hiện Samsung chưa công bố thời điểm thương mại hóa zHBM. Dấu hiệu duy nhất là hãng sử dụng HBM5 làm mốc so sánh, cho thấy công nghệ này nhiều khả năng chỉ xuất hiện vào cuối thập niên 2020 hoặc đầu những năm 2030.
zNAND-O: Đưa lưu trữ đến gần bộ xử lý hơn
Samsung cũng giới thiệu zNAND-O, một loại bộ nhớ NAND hiệu năng cao đang trong quá trình phát triển.
Kiến trúc này cho phép xếp 4 hoặc 8 stack NAND trực tiếp lên trên chip logic.
zNAND-O được xây dựng dựa trên nền tảng V-NAND (BV-NAND) và hướng tới việc kết hợp:
- Mật độ lưu trữ cao
- Hiệu năng I/O tốt hơn
- Độ trễ thấp
Samsung cho biết công nghệ này đặc biệt phù hợp với các hệ thống Edge AI cần xử lý suy luận (inference) theo thời gian thực với khối lượng dữ liệu lớn.
Ngoài Edge AI, nhiều ứng dụng khác cũng có thể hưởng lợi từ giải pháp lưu trữ hiệu năng cao được tích hợp ngay trong package.
Do công nghệ vẫn đang được phát triển, Samsung chưa chia sẻ nhiều chi tiết kỹ thuật, kể cả sơ đồ xếp chồng các lớp NAND lên chip logic.
Theo nhận định của bài viết, việc Samsung nhấn mạnh đến I/O nhanh hơn và độ trễ thấp hơn có thể cho thấy hãng đang tận dụng kiến trúc song song vốn có của NAND kết hợp với giao tiếp tốc độ cao. Tuy nhiên, đây mới chỉ là suy đoán.
BV-NAND: V-NAND được nâng cấp với kiến trúc mới
BV-NAND thực chất là tên gọi mới Samsung dành cho thế hệ 3D NAND tiếp theo.
Điểm khác biệt nằm ở việc:
- Các lớp NAND được liên kết lên trên wafer chứa mạch logic và I/O.
- Phần logic được sản xuất bằng quy trình bán dẫn tiên tiến hơn.
- Qua đó nâng cao tốc độ giao tiếp I/O.
Samsung trước đó đã công bố V-NAND thế hệ thứ 10 với khoảng 400 lớp.
Một số thông số đáng chú ý gồm:
- Mật độ lưu trữ đạt 28 Gb/mm²
- Tốc độ I/O tối đa 5.600 MT/s
Điều này nhiều khả năng sẽ yêu cầu thiết kế package khác với NAND 3D hiện nay.
Mặc dù mật độ lưu trữ của V-NAND thế hệ 10 thấp hơn đôi chút so với BiCS10 TLC NAND của Kioxia/SanDisk, nhưng tốc độ I/O lại cao hơn đáng kể, có thể là lý do Samsung xây dựng thương hiệu BV-NAND riêng.
Do Samsung chủ yếu sử dụng bộ nhớ của mình cho các sản phẩm SSD mang thương hiệu Samsung thay vì bán chip nhớ cho bên thứ ba, việc ra mắt một thương hiệu bộ nhớ mới cũng có thể giúp tăng sức hấp dẫn về mặt tiếp thị.
Dù hiệu năng của các SSD PCIe 5.0 cao cấp hiện nay chủ yếu bị giới hạn bởi giao tiếp PCIe 5.0 x4, các SSD PCIe Gen5 tầm trung sử dụng bộ điều khiển NAND 4 kênh vẫn phụ thuộc đáng kể vào tốc độ I/O của NAND. Vì vậy, việc quảng bá dưới thương hiệu BV-NAND có thể giúp Samsung tạo khác biệt trên thị trường.
Chiến lược thương hiệu mới của Samsung
Đúng như tên gọi mới của hội nghị Future of Memory and Storage, các công nghệ Samsung giới thiệu lần này hướng đến nhiều nhu cầu khác nhau:
zHBM dành cho các bộ tăng tốc AI trong trung tâm dữ liệu.
zNAND-O phục vụ các ứng dụng cần lưu trữ có độ trễ thấp hơn đáng kể so với mức khoảng 50–60 micro giây của các SSD PCIe cao cấp hiện nay.
BV-NAND là thế hệ 3D NAND mới dành cho các sản phẩm lưu trữ truyền thống.
Trong ba công nghệ này, BV-NAND 400 lớp được kỳ vọng sẽ sớm được thương mại hóa trong tương lai gần.
Trong khi đó, zHBM và zNAND-O vẫn còn ở giai đoạn phát triển và có thể sẽ cần thêm nhiều năm nữa trước khi xuất hiện trên thị trường.
