Память HBM2: характеристики, сильные и слабые стороны

Много раз технология может казаться очень хорошей на бумаге, но в конечном итоге оказывается огромным коммерческим провалом из-за того, что то, что сначала казалось отличной идеей, приносит с собой ряд проблем, которые не видны на первый взгляд, которые появляются во время ее использования. разработка. . Одним из таких случаев является память HBM2, которую несколько лет назад обещали заменить GDDR5 память навсегда. Реальность? GDDR6 чаще всего используется в игровых видеокартах. То, что было обещано в качестве его замены, было вытеснено на рынок серверов, использующих так называемые графические процессоры HPC.

Технически и на бумаге, если вы спросите любого системного архитектора, он скажет вам, что HBM2 — лучший тип памяти, чем GDDR6. Так почему же нет ни одного AMD RX 6000 или NVIDIA RTX 30 использует его, если он так хорош? Это вопрос, на который мы хотим ответить этим сравнением, и мы сделаем это так, чтобы его могли понять все читатели.

Что такое память HBM и какие преимущества она дает?

Память HBM представляет собой тип Оперативная память память, ставшая популярной в последние годы в графическом оборудовании для центров обработки данных и серверов. Однако если говорить о видеокартах для ПК, то они исчезли с рынка. Сегодня они являются лучшим типом памяти из доступных по следующим причинам:

• Он может достичь такая же пропускная способность, как у GDDR6 и даже GDDR6X .
• Его задержка ниже, чем у GDDR6 и GDDR6X. . Что делает его полезным для серверных процессоров с десятками и даже сотнями ядер. Особенно те, которые разработаны со специализированными модулями для машинного обучения. То есть так называемый искусственный интеллект.
• это энергопотребление на передаваемый бит почти вдвое меньше по сравнению с GDDR6 . Это сделано для увеличения количества межсоединений, что позволяет им работать на более низких скоростях и, следовательно, на более низком напряжении.
• Каждый чип памяти отображается горизонтально по всей плате, в случае HBM2 у нас могут быть конфигурации из 4 или 8 чипов, один поверх другого и, следовательно, вертикальный , Который означает, что место, которое они в конечном итоге занимают, намного меньше.

Так работает память HBM

Чтобы получить высокую пропускную способность, но низкое энергопотребление, вам нужно, В стиках HBM используется большое количество соединительных контактов. . Проблема с этим подходом заключается в том, что это будет означать, что размер чипа будет увеличиваться, чтобы соединить каждый вывод с соответствующим чипом памяти. Причем не только от графического чипа, но и от памяти. Решение? Ну, что вы делаете, так это опускаете проводку и используете дополнительный кусок. Так называемый Interposer, который увеличивает стоимость и сложность производства.

So Интерпозер удорожает процесс и усложняет сборку нового чипа, увеличение потенциального количества отказов при сборке. Не только это, но и то, что чипы памяти HBM сложены друг в друга, это не так просто, как ставить один поверх другого. Для того, чтобы чип в верхней части стека мог общаться с промежуточным устройством, его проводка должна проходить вертикально через остальные чипы памяти в стеке. Который мы называем через кремниевые пути или TSV.

Чтобы визуализировать это, представьте многоквартирный дом, где вода и электричество находятся на первом этаже и должны быть распределены по всем этажам. То же самое происходит и в случае с памятью HBM. Вот почему его производство так дорого, и с того момента, как цена является важной ценностью, которую необходимо учитывать на потребительском рынке. Тогда вы в конечном итоге пожертвуете преимуществами пространства и потребления в обмен на более низкие затраты.

Почему память HBM не используется в видеокартах ПК?

Таким образом, в вопросе цены мы должны учитывать, что обычный пользователь будет искать аппаратное обеспечение, которое всегда дает ему наилучшую производительность в рамках его бюджета. Преимущества HBM2 позволит вам получить видеокарта, которая менее вместительна и потребляет меньше , но в рамках критериев оценки они не являются наиболее важным элементом. Что тогда? Очевидно, тот, который получает наибольшее количество кадров в секунду и в максимально возможном разрешении в ваших любимых играх.

Представьте, что у нас есть две одинаковые видеокарты с одинаковым GPU / ГРАФИЧЕСКИЙ ПРОЦЕССОР и одинаковая производительность, правда, у одного память дороже, чем у другого. Что происходит? Производитель не может продавать вариант продукта, который так же хорош, как и стандартный продукт для конечного пользователя, по более высокой цене, если он не добавляет значительного преимущества к основной полезности, для которой он используется. Другими словами, производители перестали использовать HBM2 в своей игровой графике по одной причине: прибыли.

Что такое память GDDR6 и чем она отличается от HBM2?

GDDR6 — это шестое поколение памяти с двойной скоростью передачи данных, предназначенное для использования в графических картах. Они отличаются от обычной оперативной памяти тем, что жертвуют задержкой доступа, которая не влияет на графический чип, в обмен на высокую пропускную способность, которая необходима при рендеринге графики. Другими словами, мы имеем дело с типом памяти, идеально подходящим для использования в GPU, но губительным для центрального процессора. Именно поэтому мы не видим модулей DIMM с GDDR6 для нашего ПК.

GDDR6 , по сравнению с предшественниками, это шаг вперед, так как каждый чип ведет себя как два независимых, за счет того, что теперь каждая 16-битная шина данных имеет свою шину адреса/команд. Другими словами, это двухканальная память, поэтому она может отвечать на два запроса одновременно. HBM2, с другой стороны, имеет то преимущество, что имеет меньшую задержку, что делает его идеальным для серверных процессоров с десятками ядер, но не для видеокарты, и имеет до 8 различных каналов памяти, по одному на каждый чип. которые мы поместили в стек.

Преимущество GDDR6 перед HBM2 можно свести к одному: он намного дешевле и этому способствует его широкое использование . Мы видим это не только в видеокартах для ПК, но и в игровых консолях. Если бы мы сравнили основную часть продаж продукции по типу памяти, то увидели бы, что процент HBM выражается однозначными числами.

GDDR6X — взгляд в будущее?

С появлением NVIDIA RTX 30, особенно в самых мощных видеокартах этого диапазона. Мы смогли увидеть появление на рынке варианта GDDR6, получившего название GDDR6X. Его работа основана на использовании типа кодировка под названием PAM4 , где для каждого вывода данных вместо отправки значений 0 или 1 значения 00, 01, 10 и 11 отправляются через изменения напряжения.

Другими словами, это способ увеличить пропускную способность без увеличения тактовой частоты до угрожающе высокого уровня и, следовательно, снижения потребления. Это имеет включенная скорость до 21 Гбит/с и обеспечение полной скорости передачи, ранее возможной только с 4-стековой или 4096-битной конфигурацией HBM. Что если с некоторыми действительно большой расход . История опять та же. Несмотря на то что GDDR6X менее эффективна, чем любая другая память HBM. , но опять же намного дешевле. Это заставило HBM попрощаться с высокопроизводительными графическими процессорами.

Новый разъем PCIe Gen 5 — это гвоздь в гроб

Ранее мы уже говорили вам, что одной из сильных сторон памяти HBM по сравнению с памятью GDDR6 является ее более низкое потребление. Что является преимуществом, когда вы опасно приближаетесь к пределам мощности разъема питания для видеокарты. Не будем забывать, что в течение многих лет 350 Вт потребления были пределом . Таким образом, более энергоэффективная память, такая как HBM, имела гораздо больше смысла.

Видеокарты PCI Express 5.0 будут поставляться с новым разъемом мощностью до 600 Вт. Этот устраняет необходимость в более эффективной памяти . Другими словами: память HBM2 становится еще более бесполезной в игровой видеокарте. Поскольку одна из задач, для которых он изначально создавался, исчезла. И да, было бы гораздо лучше по экологическим соображениям, такой тип энергии потребляет гораздо меньше. Однако так решили участники отрасли: увеличить потребление железа.