Новий тип пам'яті покликаний забезпечити подальше зростання продуктивності
Робота над HBM почалася сім років тому, тобто приблизно тоді ж, коли GDDR5 був повністю готовий. Над технологією працювали ті ж інженери, розповідає співробітник AMD Джо Макрі. Уже тоді їх став турбувати факт зростаючої залежності загальної обчислювальної потужності персональних комп'ютерів від пам'яті, і вони почали підозрювати, що енергоспоживання поступово стане стримуючим фактором.
Одним з рішень цієї проблеми є те, що виробники займалися останні пару десятиліть для зменшення вартості і енергоспоживання і збільшення продуктивності: інтеграція. Наприклад, центральні процесори включили до свого складу безліч елементів, від математичних співпроцесорів до контролерів пам'яті, і в кожному випадку були свої плюси.
Але об'єднання пам'яті і графічних процесорів - не такий простий процес, пояснює Макрі. Процеси їх виробництва відрізняються настільки, щоб їх об'єднання на одному чіпі стало занадто дорогим. Рішенням є розміщення пам'яті близько до графічного процесора, але на окремому кристалі. HBM включає в себе розміщення декількох шарів в 3D-конфігурації (або, якщо точніше, 2,5D).
Інтерпозер викликає великий інтерес, але іншої важливої новинкою є розташована шарами пам'ять. На контролюючий роботу логічний шар укладені чотири шари власне пам'яті. П'ять шарів безпосередньо з'єднуються між собою за допомогою межсоединений в кремнієвій підкладці (TSV). За словами Макрі, ці шари дуже тонкі, товщина сягає близько 100 мікрометрів. Якщо взяти один в руку, то він буде гнутися і майоріти як папір.
І кожен з цих шарів зберігання містить новий тип пам'яті, спеціально створений для умов роботи в HBM. Пам'ять використовує щодо низька напруга - 1,3 вольта (у GDDR5 - 1,5), більш низькі частоти роботи (500 МГц замість 1750) і має меншу пропускну здатність (1 Гбіт / с замість 7). Все це компенсується дуже широким інтерфейсом. У першій реалізації HBM кожен шар пам'яті спілкується з двох 128-бітовим каналам, тобто кожна стопка має 1024-бітну шину. У підсумку виходить масивна 4096-бітна пам'ять з пропускною спроможністю близько 128 ГБ / с.
Навіть у першого покоління реалізації High Bandwidth Memory є ряд переваг над GDDR5, і це не тільки пікові пропускні спроможності. Як стверджує Макрі, GDDR5 дозволяє передавати 10,66 ГБ / с на ват, а у HBM цей показник дорівнює 35. Енергоефективність пам'яті - важливий показник, оскільки R9 290X витрачає 15-20% енергії саме на пам'ять. Перехід на HBM знизить цей показник більш, ніж в два рази.
Макрі заявив, що вже зараз розробляється друга версія High Bandwidth Memory. Її пропускна здатність в два рази вище, ніж у першого покоління, а число шарів пам'яті підскочить до восьми. За рахунок використання нового техпроцесу обсяг зросте в чотири рази. Макрі впевнений, що коли-небудь число шарів пам'яті може вирости до 16.
AMD Radeon R9 290X