HBM2-geheugen: kenmerken, sterke en zwakke punten

HBM geheugen verscheen voor het eerst in de AMD R9 Fury bijna tien jaar geleden en was een constante in verschillende desktop grafische kaarten tot de Radeon VII, die met meer pijn dan glorie voorbijging. Sindsdien gaan de gaming grafische kaarten en de HBM2 helemaal niet meer samen. Waarom wordt dit type geheugen niet meer gebruikt, en hoe? HBM2, GDDR6 en GDDR6X vergelijken?

Vaak kan een technologie op papier erg goed lijken, maar uiteindelijk een enorme commerciële mislukking worden vanwege het feit dat wat op het eerste gezicht een geweldig idee leek, een reeks problemen met zich meebrengt die op het eerste gezicht niet worden gezien en die tijdens de ontwikkeling. . Een van deze gevallen is HBM2-geheugen, dat enkele jaren geleden beloofde te vervangen GDDR5-geheugen voor altijd. Realiteit? GDDR6 wordt het meest gebruikt in grafische kaarten voor games. Wat beloofd was de vervanging te zijn, is gedegradeerd naar de markt voor servers die gebruikmaken van zogenaamde HPC GPU's.

HBM2 geheugen

Technisch en op papier, als je het aan een systeemarchitect vraagt, zullen ze je vertellen dat HBM2 een beter type geheugen is dan GDDR6. Dus hoe komt het dat er geen enkele AMD RX 6000 of? NVIDIA RTX 30 gebruikt als het zo goed is? Dat is de vraag die we met deze vergelijking willen beantwoorden, en we zullen het doen op een manier die alle lezers kunnen begrijpen.

Wat zijn HBM-herinneringen en welke voordelen bieden ze?

HBM-geheugen is een soort RAM geheugen dat de laatste jaren populair is geworden in grafische hardware voor datacenters en servers. Als het echter om grafische kaarten voor pc's gaat, zijn ze van de markt verdwenen. Tegenwoordig zijn ze het beste type geheugen dat beschikbaar is om de volgende redenen:

  • Het kan de dezelfde bandbreedtes als GDDR6 en zelfs GDDR6X .
  • De latentie is lager dan die van GDDR6 en GDDR6X . Dat maakt het handig voor server-CPU's met tientallen en zelfs honderden kernen. Vooral degenen die zijn ontworpen met gespecialiseerde eenheden voor machine learning. Dat wil zeggen, de zogenaamde kunstmatige intelligentie.
  • Haar stroomverbruik per verzonden bit is bijna de helft vergeleken met GDDR6 . Dit wordt gedaan om het aantal interconnects te vergroten, waardoor ze met lagere snelheden en dus een lagere spanning kunnen werken.
  • Elke geheugenchip wordt horizontaal over het hele bord weergegeven, in het geval van de HBM2 kunnen we configuraties hebben van 4 of 8 chips, de een op de ander en bijgevolg verticaal . Wat betekent dat de ruimte die ze uiteindelijk innemen is veel minder.

Zo werkt HBM-geheugen

Om de hoge bandbreedte, maar een laag stroomverbruik te krijgen die u nodig hebt, HBM-sticks gebruiken een groot aantal interconnect-pinnen . Het probleem met deze benadering is dat dit zou betekenen dat de chip groter zou worden om elke pin met de corresponderende geheugenchip te verbinden. En niet alleen van de grafische chip, maar ook van de geheugenchips. De oplossing? Wel, wat je doet is de bedrading naar beneden sturen en een extra stuk gebruiken. De zogenaamde Interposer, die extra kosten en fabricagecomplexiteit toevoegt.

So de Interposer is een extra kost voor het proces en bemoeilijkt de montage van de nieuwe chip, verhoging van het potentiële aantal storingen tijdens de montage. Niet alleen dat, maar omdat HBM-geheugenchips gestapeld zijn, is het niet zo eenvoudig als de ene op de andere stapelen. Om ervoor te zorgen dat de chip bovenaan de stapel kan communiceren met de interposer, moet de bedrading verticaal door de rest van de geheugenchips in de stapel gaan. die we noemen via kiezelzuurwegen of TSV.

Om het te visualiseren, stel je een flatgebouw voor waar de water- en elektriciteitsvoorziening zich op de begane grond bevindt en over alle verdiepingen moet worden verdeeld. Welnu, hetzelfde gebeurt in het geval van HBM-geheugen. Daarom is het zo duur om te produceren en vanaf het moment dat prijs een belangrijke waarde is om rekening mee te houden in de consumentenmarkt. Dan offer je uiteindelijk de voordelen van ruimte en verbruik op, in ruil voor lagere kosten.

HBM Interposer Render

Waarom wordt HBM-geheugen niet gebruikt in grafische pc-kaarten?

Dus met de kwestie van de prijs moeten we er rekening mee houden dat een gewone gebruiker op zoek gaat naar de hardware die hem altijd de beste prestaties geeft binnen zijn budget. De voordelen van de HBM2 zal u toelaten om een grafische kaart die minder ruim is en minder verbruikt , maar binnen de evaluatiecriteria zijn ze niet het meest relevante element. Wat is het dan? Uiteraard degene die de meeste frames per seconde haalt en met de hoogst mogelijke resolutie in je favoriete games.

Stel je voor dat we twee identieke grafische kaarten hebben, met dezelfde GPU en dezelfde prestaties, maar de ene heeft duurder geheugen dan de andere. Wat gebeurt er? De fabrikant kan een variant van het product die net zo goed is als het standaardproduct voor de eindgebruiker niet tegen een hogere prijs verkopen als het geen significant voordeel toevoegt aan het hoofdnut waarvoor het wordt gebruikt. Met andere woorden, fabrikanten zijn om één reden gestopt met het gebruik van HBM2 in hun gaming-graphics: winstmarges.

Wat is GDDR6-geheugen en hoe verhoudt het zich tot HBM2?

De GDDR6 is de zesde generatie Dual Data Rate-geheugen dat is gericht op het gebruik voor grafische kaarten. Ze verschillen van conventionele RAM doordat ze toegangslatentie opofferen, iets dat de grafische chip niet beïnvloedt, in ruil voor hoge bandbreedte, wat essentieel is bij het renderen van afbeeldingen. We hebben met andere woorden te maken met een type geheugen dat ideaal is voor gebruik in een GPU, maar funest voor een centrale processor. Daarom zien we geen DIMM-modules met GDDR6 voor onze pc.

Kenmerk HBM2 GDDR6 GDDR6X
chips per eenheid 4 of 8 een een
capaciteit per chip 2 GB (tot 16 GB per schijf) 1 of 2GB 1 of 2GB
bussen 1024 bit 32 bit 32 bit
Kanalen 8 (128 bits per kanaal) 2 (16 bits per kanaal) 2 (16 bits per kanaal)
Overdrachtssnelheid Van 2 Gbps naar 2.4 Gbps 12 tot 18 Gbps 19 tot 21 Gbps
Overig Interposer vereist Tot 2 units die bus delen Tot 2 units die bus-/PAM4-codering delen

GDDR6 , in vergelijking met zijn voorgangers, is een stap voorwaarts, aangezien elke chip zich als twee onafhankelijke gedraagt, vanwege het feit dat nu elke 16-bits databus zijn eigen adres-/commandobus heeft. Met andere woorden, het is dual-channel geheugen en kan daarom op twee verzoeken tegelijk reageren. De HBM2 heeft daarentegen het voordeel dat hij een lagere latency heeft, wat hem ideaal maakt voor serverprocessors met tientallen cores, maar niet voor een grafische kaart, en hij heeft tot 8 verschillende geheugenkanalen, één voor elke chip. die we op de stapel hebben gelegd.

Het voordeel van GDDR6 ten opzichte van HBM2 kan in één ding worden samengevat, het is veel goedkoper en het wijdverbreide gebruik ervan helpt dit . We zien het niet alleen in grafische pc-kaarten, maar ook in videogameconsoles. Als we het grootste deel van de productverkopen zouden vergelijken op geheugentype, dan zouden we zien dat het percentage van HBM in enkele cijfers zou zijn.

GDDR6

De GDDR6X, een voorproefje in de toekomst?

Met het uiterlijk van de NVIDIA RTX 30, vooral in de krachtigste grafische kaarten binnen dat bereik. We hebben het op de markt kunnen zien van een variant van de GDDR6 die is gedoopt als GDDR6X. De werking ervan is gebaseerd op het gebruik van een type codering genaamd PAM4 , waarbij voor elke datapin, in plaats van het verzenden van de waarden 0 of 1, de waarden 00, 01, 10 en 11 worden verzonden via spanningsveranderingen.

Met andere woorden, het is een manier om de bandbreedte te vergroten zonder de kloksnelheid te verhogen tot alarmerend hoge niveaus en dus een lager verbruik. Dit heeft ingeschakelde snelheden tot 21 Gbps en het mogelijk maken van totale overdrachtssnelheden die voorheen alleen mogelijk waren met een 4-stack of 4096-bit HBM-configuratie. Dat als, met wat echt hoog verbruik . Het verhaal is weer hetzelfde. Hoewel GDDR6X is minder efficiënt dan enig ander HBM-geheugen , maar nogmaals het is veel goedkoper. Waardoor HBM afscheid heeft genomen van high-end GPU's.

Memorias GDDR6X RTX 30 40

De nieuwe PCIe Gen 5-connector is de nagel aan de doodskist

Eerder vertelden we je al dat een van de sterke punten van HBM-geheugen ten opzichte van GDDR6-geheugen het lagere verbruik is. Dat is een voordeel als je gevaarlijk dicht in de buurt komt van de vermogenslimieten van de voedingsconnector naar de grafische kaart. Laten we dat niet vergeten al jaren is 350 W verbruik de limiet . Dus een energiezuiniger geheugen zoals HBM was veel logischer.

PCI Express 5.0 grafische kaarten zullen een nieuwe connector met zich meebrengen voor maximaal 600 W vermogen. Deze elimineert de noodzaak voor efficiënter geheugen . Met andere woorden: HBM2-geheugen wordt nog onbruikbaarder in een gaming grafische kaart. Sinds een van de problemen waarvoor het oorspronkelijk was gemaakt, is verdwenen. En ja, het zou veel beter zijn om milieuredenen, een vorm van energie die veel minder verbruikt. Het is echter wat de deelnemers uit de industrie hebben besloten: het verbruik van de hardware verhogen.