Memória HBM2: características, pontos fortes e fracos

Memória HBM apareceu pela primeira vez no AMD R9 Fury há quase uma década e era uma constante em várias placas gráficas de desktop até a Radeon VII, que passou com mais dor do que glória. Desde então, as placas gráficas para jogos e o HBM2 não se dão bem. Por que esse tipo de memória não é mais usado e como Comparação de HBM2, GDDR6 e GDDR6X?

Muitas vezes uma tecnologia pode parecer muito boa no papel, mas acaba sendo um grande fracasso comercial devido ao fato de que o que parecia uma grande ideia a princípio traz consigo uma série de problemas que não são vistos à primeira vista que aparecem durante sua desenvolvimento. . Um desses casos é a memória HBM2, que prometeu há vários anos substituir Memória GDDR5 para todo sempre. Realidade? GDDR6 é o mais usado em placas gráficas de jogos. O que foi prometido para ser seu substituto foi relegado ao mercado de servidores que usam as chamadas GPUs HPC.

Memória HBM2

Tecnicamente e no papel, se você perguntar a qualquer arquiteto de sistema, eles dirão que HBM2 é um tipo de memória melhor que GDDR6. Então, por que não existe um único AMD RX 6000 ou NVIDIA RTX 30 usando se é tão bom assim? Essa é a pergunta que queremos responder com esta comparação, e vamos fazê-lo de uma forma que todos os leitores possam entender.

O que são memórias HBM e quais vantagens elas oferecem?

A memória HBM é um tipo de RAM memória que se tornou popular nos últimos anos em hardware gráfico para data centers e servidores. No entanto, quando se trata de placas gráficas para PCs, elas desapareceram do mercado. Hoje eles são o melhor tipo de memória disponível pelos seguintes motivos:

  • Ele pode atingir o mesmas larguras de banda que GDDR6 e até GDDR6X .
  • Sua latência é menor que GDDR6 e GDDR6X . O que o torna útil para CPUs de servidor com dezenas e até centenas de núcleos. Especialmente aqueles que são projetados com unidades especializadas para aprendizado de máquina. Ou seja, a chamada inteligência artificial.
  • Está o consumo de energia por bit transmitido é quase metade em comparação com GDDR6 . Isso é feito para aumentar o número de interconexões, o que permite que elas funcionem em velocidades mais baixas e, portanto, em tensão mais baixa.
  • Cada chip de memória é exibido horizontalmente em toda a placa, no caso do HBM2 podemos ter configurações de 4 ou 8 chips, um em cima do outro e consequentemente vertical . O que significa que o espaço que acabam ocupando é muito menor.

É assim que a memória HBM funciona

Para obter a alta largura de banda, mas o baixo consumo de energia que você precisa, Os sticks HBM usam um grande número de pinos de interconexão . O problema com essa abordagem é que isso significaria que o tamanho do chip aumentaria para interconectar cada pino com o chip de memória correspondente. E não apenas do chip gráfico, mas também dos de memória. A solução? Bem, o que você faz é enviar a fiação para baixo e usar uma peça adicional. O chamado Interposer, que adiciona custo adicional e complexidade de fabricação.

So o Interposer é um custo adicional ao processo e dificulta a montagem do novo chip, aumentando o número potencial de falhas durante a montagem. Não apenas isso, mas como os chips de memória HBM são empilhados, não é tão simples quanto empilhar um em cima do outro. Para que o chip no topo da pilha se comunique com o interposer, sua fiação precisa passar verticalmente pelo restante dos chips de memória na pilha. Que nós chamamos através das vias silícicas ou TSV.

Para visualizá-lo, imagine um bloco de apartamentos onde o abastecimento de água e eletricidade fica no térreo e deve ser distribuído por todos os andares. Bem, a mesma coisa acontece no caso da memória HBM. Por isso é tão caro fabricar e a partir do momento que o preço é um valor importante a se levar em conta no mercado consumidor. Então você acaba sacrificando as vantagens de espaço e consumo, em troca de custos menores.

Renderização do HBM Interposer

Por que a memória HBM não é usada em placas gráficas de PC?

Então, com a questão do preço, temos que levar em conta que um usuário comum vai procurar o hardware que sempre lhe dê o melhor desempenho dentro do seu orçamento. o vantagens do HBM2 permitirá que você obtenha um placa de vídeo que é menos espaçosa e consome menos , mas dentro dos critérios de avaliação não são o elemento mais relevante. Então o que é? Obviamente, aquele que obtém o maior número de quadros por segundo e a maior resolução possível em seus jogos favoritos.

Imagine que temos duas placas gráficas idênticas, com o mesmo GPU e o mesmo desempenho, porém, um tem memória mais cara que o outro. O que está acontecendo? O fabricante não pode vender uma variante do produto que seja tão boa quanto o produto padrão para o usuário final a um preço mais alto se não agregar uma vantagem significativa à utilidade principal para a qual é usada. Em outras palavras, os fabricantes pararam de usar o HBM2 em seus gráficos de jogos por um motivo: margens de lucro.

O que é memória GDDR6 e como ela se compara ao HBM2?

A GDDR6 é a sexta geração de memória Dual Data Rate focada em seu uso para placas gráficas. Diferem da RAM convencional porque sacrificam a latência de acesso, algo que não afeta o chip gráfico, em troca de alta largura de banda, essencial na renderização de gráficos. Ou seja, estamos lidando com um tipo de memória ideal para uso em uma GPU, mas desastrosa para um processador central. É por isso que não vemos módulos DIMM com GDDR6 para o nosso PC.

Característica HBM2 GDDR6 GDDR6X
fichas por unidade 4 ou 8 um um
capacidade por chip 2 GB (até 16 GB por unidade) 1 ou 2GB 1 ou 2GB
ônibus Pouco 1024 Pouco 32 Pouco 32
Canais 8 (128 bits por canal) 2 (16 bits por canal) 2 (16 bits por canal)
Velocidade de transferência De 2 Gbps a 2.4 Gbps 12 a 18 Gbps 19 a 21 Gbps
Outros Requer Interposer Até 2 unidades compartilhando ônibus Até 2 unidades compartilhando codificação bus/PAM4

GDDR6 , em comparação com seus antecessores, é um passo à frente, pois cada chip se comporta como dois independentes, devido ao fato de que agora cada barramento de dados de 16 bits tem seu próprio barramento de endereço/comando. Em outras palavras, é memória de canal duplo e, portanto, pode responder a duas solicitações ao mesmo tempo. O HBM2, por outro lado, tem a vantagem de ter menor latência, o que o torna ideal para processadores de servidor com dezenas de núcleos, mas não para placa de vídeo, e possui até 8 canais de memória diferentes, um para cada chip. que colocamos na pilha.

A vantagem do GDDR6 sobre o HBM2 pode ser resumida em uma coisa, é muito mais barato e seu uso generalizado ajuda isso . Não só vemos isso em placas gráficas de PC, mas também em consoles de videogame. Se fôssemos comparar a maior parte das vendas de produtos por tipo de memória, veríamos que a porcentagem da HBM seria de um dígito.

GDDR6

O GDDR6X, uma prévia do futuro?

Com a aparência da NVIDIA RTX 30, especialmente nas placas gráficas mais poderosas dessa faixa. Pudemos ver o aparecimento no mercado de uma variante do GDDR6 que foi batizada como GDDR6X. O seu funcionamento baseia-se na utilização de um tipo de codificação chamada PAM4 , onde para cada pino de dados, ao invés de enviar os valores 0 ou 1, os valores 00, 01, 10 e 11 são enviados através de mudanças de tensão.

Em outras palavras, é uma maneira de aumentar a largura de banda sem aumentar a velocidade do clock para níveis alarmantemente altos e, portanto, diminuir o consumo. Este tem velocidades habilitadas de até 21 Gbps e habilitar velocidades de transferência totais anteriormente possíveis apenas com uma configuração HBM de 4 pilhas ou 4096 bits. Que se, com algum consumo muito alto . A história é novamente a mesma. Embora GDDR6X é menos eficiente do que qualquer outra memória HBM , mas novamente é muito mais barato. O que fez com que a HBM dissesse adeus às GPUs de ponta.

Memórias GDDR6X RTX 30 40

O novo conector PCIe Gen 5 é o prego no caixão

Antes, dissemos que um dos pontos fortes da memória HBM em comparação com a memória GDDR6 é seu menor consumo. O que é uma vantagem quando você está se aproximando perigosamente dos limites de energia do conector de alimentação da placa gráfica. Não nos esqueçamos disso durante anos 350 W de consumo foi o limite . Portanto, uma memória mais eficiente em termos de energia como a HBM fazia muito mais sentido.

As placas gráficas PCI Express 5.0 trarão consigo um novo conector para até 600 W de potência. Esse elimina a necessidade de memória mais eficiente . Em outras palavras: a memória HBM2 se torna ainda mais inútil em uma placa de vídeo para jogos. Desde que um dos problemas para o qual foi originalmente criado desapareceu. E sim, seria muito melhor por questões ambientais, um tipo de energia que consome muito menos. No entanto, é o que os participantes da indústria decidiram: aumentar o consumo do hardware.