HBM4
HBM4 ist die vierte große Generation eines besonders schnellen Arbeitsspeichers, bei dem mehrere Speicherchips übereinandergestapelt und direkt neben den Rechenchip gesetzt werden. Diese Bauweise liefert die enormen Datenmengen, die moderne KI-Beschleuniger pro Sekunde brauchen.
Jeder Computer braucht neben dem Rechenchip einen Arbeitsspeicher. Dort liegen die Daten, mit denen gerade gerechnet wird. Bei normalen PCs sitzt dieser Speicher als schmale Riegel ein Stück vom Rechenchip entfernt auf der Hauptplatine. HBM4 macht es anders: Mehrere hauchdünne Speicherscheiben werden übereinandergestapelt und direkt neben den Rechenchip geklebt, verbunden über tausende winzige Leitungen. Dadurch kommen pro Sekunde sehr viel mehr Daten beim Rechenwerk an. Die Abkürzung steht für High Bandwidth Memory, also Speicher mit hoher Datenbreite, und die 4 bezeichnet die vierte Generation dieser Bauart.
Warum KI-Chips ohne schnellen Speicher verhungern
Ein KI-Modell besteht aus Milliarden von Zahlen, den sogenannten Parametern. Um eine einzige Antwort zu erzeugen, muss der Chip fast alle diese Zahlen einmal aus dem Speicher holen. Das Rechnen selbst geht schnell. Das Holen ist der Flaschenhals. Fachleute sprechen davon, dass moderne KI-Beschleuniger speicherlimitiert sind: Sie warten mehr, als sie rechnen.
Deshalb entscheidet die Speichergeschwindigkeit oft direkter über die Leistung als die reine Rechenkraft. Ein Chip mit doppelt so vielen Recheneinheiten bringt wenig, wenn der Nachschub an Daten gleich bleibt. HBM4 soll gegenüber der Vorgängergeneration HBM3E die Datenrate pro Stapel etwa verdoppeln und gleichzeitig mehr Kapazität bieten. Für Rechenzentren bedeutet das mehr Antworten pro Sekunde bei gleichem Stromverbrauch.
Wirtschaftlich ist HBM4 zudem ein Engpass. Nur drei Hersteller weltweit können solchen Speicher in großen Mengen bauen: SK Hynix, Samsung und Micron. Wer keine Liefermenge gesichert hat, kann seine KI-Chips nicht fertigen, selbst wenn alles andere bereitsteht. Deshalb tauchen Meldungen über HBM4-Verträge regelmäßig in Börsennachrichten auf.
Der Stapel und die Löcher durch das Silizium
Klassischer Speicher liegt flach nebeneinander, HBM4 dagegen in die Höhe. Bis zu sechzehn Speicherscheiben werden aufeinandergesetzt. Durch jede Scheibe werden feine Löcher gebohrt und mit Metall gefüllt, sogenannte Through-Silicon Vias. Sie wirken wie Aufzugsschächte in einem Hochhaus und verbinden alle Etagen senkrecht miteinander.
Der ganze Stapel steht dann zusammen mit dem Rechenchip auf einer gemeinsamen Trägerplatte, dem Interposer. Weil die Wege dort nur Millimeter lang sind, kann man extrem viele Leitungen parallel führen. HBM4 nutzt 2048 Datenleitungen pro Stapel, doppelt so viele wie HBM3E. Jede einzelne Leitung ist gar nicht besonders schnell. Die Menge macht die Bandbreite aus, ähnlich wie eine Autobahn mit sehr vielen Spuren bei mäßigem Tempo.
Neu bei HBM4 ist außerdem der unterste Chip im Stapel, der Base Die. Er steuert den Speicher und wird jetzt in moderner Logikfertigung hergestellt, teilweise sogar bei Auftragsfertigern wie TSMC. Kunden können ihn an ihren eigenen Chip anpassen lassen. Damit verschwimmt die Grenze zwischen Speicher und Prozessor. Ein typischer Irrtum ist übrigens, HBM sei einfach schnellerer RAM für Spiele-PCs: Die Bauweise ist zu teuer und zu aufwendig, sie lohnt sich nur bei Servern und Beschleunigern.
HBM4 in Produkten und Schlagzeilen
Direkt kaufen wird man HBM4 nicht. Man begegnet ihm verbaut in KI-Beschleunigern für Rechenzentren, etwa in Nvidias kommender Rubin-Generation oder in Konkurrenzprodukten von AMD. Jedes Mal, wenn ein Chatbot antwortet oder ein Bildgenerator ein Motiv erzeugt, arbeitet im Hintergrund sehr wahrscheinlich solcher Stapelspeicher.
In Wirtschaftsnachrichten taucht der Begriff vor allem in zwei Zusammenhängen auf. Erstens bei Quartalszahlen der Speicherhersteller, deren Gewinne stark an HBM hängen. Zweitens bei Berichten über Lieferengpässe, weil die Produktionskapazität oft Jahre im Voraus ausverkauft ist. Auch Preise für gewöhnlichen PC-Speicher steigen dadurch, weil Fabriken ihre Kapazität auf das lukrativere HBM verlagern.
Wichtig für das Einordnen von Meldungen: HBM4 ist ein offener Standard des Industriegremiums JEDEC, festgelegt im Jahr 2025. Die Serienfertigung läuft ab 2026 an. Varianten mit dem Zusatz E, also HBM4E, sind schnellere Nachbesserungen derselben Generation, keine neue Stufe.