前言:把 HBF 拆开看

第一篇里我们认识了 HBF,一句话:“NAND 版的 HBM”——把 NAND 用 TSV 垂直堆叠、贴近计算芯片、用宽接口喂饱 AI。上一篇又盘了 NAND 的家底:容量大、便宜、非易失,但写慢、寿命有限、读延迟比 DRAM 高约两个数量级。

现在,规范来了。第一篇写 HBF 时,它还是一条新闻;规范发布后,它就从”概念”变成了”图纸”——堆几层、怎么连、跑多快,全都有了白纸黑字的答案。

这篇我们把规范拆开,对着三个问题看:堆叠怎么堆?接口为什么选 UCIe?带宽三档怎么来的?

一、规范速览

先把要点列全:

HBF 首个标准规范

  • 发布:2026 年 8 月 4 日,FMS 2026(未来存储大会)SK 海力士与**闪迪(SanDisk)**联合发布
  • 公开方式:通过 OCP(开放计算项目) 以开放规范形式公开
  • 堆叠:8 层或 16 层 NAND
  • 容量:单堆栈最高 512 GB
  • 带宽:Grade 1~3 三档,覆盖约 0.4~3.0 TB/s
  • 接口:UCIe,连接 CPU/GPU 等计算芯片
  • 另含:堆叠制程互连与电气特性、封装可靠性与制程指引、读写操作软件指引
HBF 首个规范的四个要点:堆叠、容量、带宽、接口

再补两个背景:Google 和 Tenstorrent 已加入 HBF 联盟;NVIDIA、AMD 尚未加入。再加上”通过 OCP 公开”这个动作,发起来方想把它做成开放生态的意图很明显——这一点,在接口选择上体现得淋漓尽致。

还有个细节值得注意:规范不只定义了堆叠和接口,连封装可靠性、制程指引、读写软件指引都写了进去——这是一份奔着量产去的规范,不是概念验证。

二、堆叠结构:16 层 NAND 与贯穿的 TSV

HBM 怎么堆,HBF 就怎么堆:多层 Die 垂直摞起来,用 **TSV(Through-Silicon Via,硅通孔)**像电梯井一样从上到下打穿,把各层信号引到堆栈底部,再与旁边的计算芯片相连(TSV 的原理,第一篇讲 HBM 时已经展开过,这里不重复)。

规范给了 8 层和 16 层两个档位,这不是选择困难,而是给产品留弹性:层数少的版本成本低、良率好说话,层数多的版本容量顶满——同一套规范覆盖从入门到旗舰,和后面带宽分三档是同一个思路。

和 HBM 堆叠相同的地方:

  • 同为 TSV 垂直堆叠
  • 同为近存直连——堆栈紧贴 CPU/GPU,数据不用跑长长的电路走线。

不同的地方更值得注意:

  • NAND 不需要刷新。DRAM 靠电容存电荷,必须周期性补电;NAND 靠浮栅囚禁电子,断电都不丢,自然也省掉了刷新开销;
  • 读延迟差着量级。DRAM 读是纳秒级,NAND 读一页是微秒级——物理上就高了约两个数量级。这个差距 TSV 解决不了,HBF 的思路是”绕开”而不是”治好”(第四节细说)。

堆 16 层是什么概念?对比一下就直观了:HBM 堆 12~16 层 DRAM,单堆栈容量约几十 GB;而 HBF 堆 16 层高密度 3D NAND——上一篇说过,NAND 单 Die 做到 TB 级已经不稀奇——单堆栈就能站上 512 GB。同为”摞 Die”,NAND 的容量优势是实打实的。

至于 HBF 堆栈里有没有类似 HBM”逻辑 Die(Base Die)”的那一层来负责接口管理?规范尚未公布细节,本文不臆测,等后续版本见分晓。

三、UCIe:让裸片像乐高一样拼装

规范里连接 CPU/GPU 的接口叫 UCIe(Universal Chiplet Interconnect Express,通用芯粒互连)。这个缩写值得单独讲一节。

UCIe 是什么? 一个裸片间(die-to-die)互连的开放标准,2022 年由 Intel、AMD、台积电、Arm、三星等十家公司联合发起。目标一句话说清:让不同厂商、不同工艺造出来的 chiplet(芯粒/小芯片),能像乐高积木一样拼在同一个封装里互相通信。

看看这份发起名单的成色:CPU 双雄、两大代工厂、IP 龙头——横跨了芯片产业的各个角色。这说明 chiplet 互连标准化不是某一家的私心,而是整个行业的共识。

先解释 chiplet:与其把一颗大芯片整体用最先进工艺硬造(贵、良率低),不如拆成多颗小裸片,各自用最合适的工艺,再拼到一起。UCIe 就是这些裸片之间的”接口标准”——没有它,A 家的裸片和 B 家的裸片各说各话,谁也拼不上谁。在它出现之前,各家都在搞自己的裸片互连方案,碎片化严重;UCIe 的使命就是把这一切收敛成一套通用标准。

版本演进一句话带过:1.0(2022)→ 1.1 → 2.0,2.0 开始支持 3D 封装下的互连——正好对上 HBF 这种立体堆叠的场景。

UCIe 连接示意:计算 Die 与 HBF 堆栈 die-to-die 直连;逻辑上两侧各有一套对等的分层协议栈

图里的分层协议栈也值得看一眼:最上面的协议层可以直接跑 PCIe、CXL 或 Stream 等现成协议——也就是说,UCIe 只管”裸片之间怎么传”,上层软件可以复用既有生态,不必重造轮子。这正是”标准化接口”的价值所在。

HBF 为什么选 UCIe? 意义就在”开放”二字:UCIe 是多阵营共建的标准,不锁定某一家;HBF 规范本身又走 OCP 开放路线,两者气质一致——计算芯片厂商只要支持 UCIe,就有机会直连 HBF,不必被任何私有接口绑死。

四、带宽三档怎么来的

单颗 NAND Die 的接口速度是有物理上限的。当前行业里最激进的数字,恰好也出现在 FMS 2026 上:铠侠/闪迪的第 10 代 QLC 首次做到 4.8 Gb/s(Toggle DDR 6.0)。

掂量一下这个量级:单 Die 的接口速率撑死在个位数 Gb/s;而 HBF 顶配要的是 3.0 TB/s,折算约 24000 Gb/s——差着三四个数量级。靠单 Die 硬拉速度?物理上走不通。

HBF 换了个思路:不卷单 Die 速度,而是”宽接口 + 多 Die 并行”把总带宽堆出来

  • 8~16 层 Die 同时读,数据并行汇总;
  • UCIe 提供超宽的裸片间通道;
  • 两者相乘,就是 Grade 1~3 从约 0.4 TB/s 一路堆到 3.0 TB/s 的顶配。

这里的”多 Die 并行”是 NAND 的老传统:Die 之间本来就相互独立,可以同时接收读命令、各自往外吐数据。打个比方:单车道上的车不快,但把 16 条车道并排修在一起,同时放行——总流量照样惊人。HBF 干的就是把这套并行机制接到一条足够宽的出口上。

三档怎么理解?最低档约 0.4 TB/s,已经比普通 SSD 高出一到两个数量级;顶配 3.0 TB/s,与 HBM 同一量级——一头是”容量性价比”,一头是”极致吞吐”,中间留出产品化的梯度空间。

为什么 NAND 也能”高带宽”? 这里要分清带宽延迟两回事:单个请求确实慢(微秒级),但只要场景是顺序读、且有大量 Die 并行,”一次慢”可以换来”一批多”——宽接口源源不断把数据搬走,单 Die 的慢就被掩盖了。

写和擦除依然慢——页写、块擦的物理规矩一条没变。所以 HBF 从第一天起就定位读多写少:权重加载、专家参数这类”写一次、读无数次”的数据,才是它的主场。

至于中间档(Grade 2)具体落在哪个数值?规范尚未公布细节,本文不编数字。

五、和传统 SSD 对比:路径短了多少

最后把 HBF 和大家最熟悉的 SSD 放在一起,差别就直观了。

传统 SSD 的架构:NAND 阵列 → 独立控制器(跑 FTL、纠错、协议转换)→ PCIe 接口 → CPU。CPU 是”远端访问”:数据要先被控制器搬运、打包、走完协议栈,才能进出。具体拆开看,一次读取要经过的环节相当多:控制器从 NAND 读出数据、做纠错、打包成 NVMe 包、走 PCIe 电气链路、进主机后再由 CPU 跑完一遍协议栈,最后才落到内存里——每一跳都有延迟和开销。

HBF 的架构:NAND Die(TSV 堆叠)→ UCIe 直连 → CPU/GPU。去掉传统控制器,NAND Die 与计算芯片裸片级直连,物理路径和协议路径同时大幅缩短:数据从 NAND 出来,跨过几毫米的 UCIe 通道就直接进了计算芯片的地盘,中间没有”二传手”。

数据路径对比:传统 SSD 要经过控制器和 PCIe 的长链路,HBF 通过 UCIe 直连计算芯片

一张表收尾:

对比项 传统 SSD HBF
组成 NAND + 独立控制器 + PCIe NAND 堆栈 + UCIe 直连
数据路径 控制器中转 + PCIe 远端访问 die 级直连,近存
带宽 GB/s 级 约 0.4~3.0 TB/s(三档)
延迟 较高 中(读仍为微秒级)
定位 通用大容量存储 读多写少的近存层

注意这不是替代关系:SSD 仍是通用大容量存储的主力,HBF 补的是”计算芯片身边”那一层。

肯定有人要问:控制器拿掉了,FTL 谁来做? 磨损均衡、垃圾回收这些管理职能并没有消失,只是从”盘内的独立控制器”上移到主机侧,由计算芯片上的软件栈接管。这也解释了规范里为什么专门有”读写操作软件指引”——HBF 不是不需要管理,而是把管理从硬件搬进了软件。

同样的疑问还有纠错:NAND 读出来的原始数据带误码,传统上靠控制器里的 ECC 引擎”洗”干净再上交,HBF 的纠错放在哪一侧、用什么算法?规范尚未公布细节,此处同样不臆测。

总结

三个问题,三个答案:

  • 堆叠:TSV 把 8/16 层 NAND 摞成最高 512 GB 的堆栈——解决容量
  • 接口:UCIe 开放标准,die 级直连计算芯片——解决连接
  • 带宽:宽接口 × 多 Die 并行,堆出约 0.4~3.0 TB/s 三档——解决吞吐

一句话:HBF = NAND 的容量 + HBM 式的连接 + 分档的带宽

而 NAND 的物理短板——读延迟微秒级、写/擦慢、寿命有限——HBF 一点都没”治好”,只是用架构巧妙绕开。所以它的舞台注定是读多写少的场景。

到底是哪些场景?AI 推理的哪些环节最吃这一套?下一篇《HBF 应用场景》接着聊。