HBM2-minne: egenskaper, styrkor och svagheter

Många gånger kan en teknik tyckas mycket bra på pappret, men blir ett enormt kommersiellt misslyckande på grund av det faktum att det som till en början verkade vara en bra idé för med sig en rad problem som inte syns vid första anblicken som dyker upp under dess utveckling. . Ett av dessa fall är HBM2-minnet, som för flera år sedan lovade att byta ut GDDR5-minne evigt. Verklighet? GDDR6 är det mest använda i spelgrafikkort. Det som utlovades att bli dess ersättare har förpassats till marknaden för servrar som använder så kallade HPC GPU:er.

Tekniskt och på papper, om du frågar någon systemarkitekt kommer de att berätta att HBM2 är en bättre typ av minne än GDDR6. Så hur kommer det sig att det inte finns en enda AMD RX 6000 eller NVIDIA RTX 30 använder det om det är så bra? Det är frågan vi vill besvara med den här jämförelsen, och vi kommer att göra det på ett sätt som alla läsare kan förstå.

Vad är HBM-minnen och vilka fördelar ger de?

HBM-minne är en typ av RAM minne som har blivit populärt de senaste åren inom grafisk hårdvara för datacenter och servrar. När det kommer till grafikkort för PC har de dock försvunnit från marknaden. Idag är de den bästa typen av minne som finns av följande skäl:

• Det kan uppnå samma bandbredder som GDDR6 och till och med GDDR6X .
• Dess latens är lägre än GDDR6 och GDDR6X . Vilket gör det användbart för server-CPU:er med tiotals och till och med hundratals kärnor. Speciellt de som är designade med specialiserade enheter för maskininlärning. Det vill säga den så kallade artificiella intelligensen.
• Dess strömförbrukningen per överförd bit är nästan hälften jämfört med GDDR6 . Detta görs för att öka antalet sammankopplingar, vilket gör att de kan köras med lägre hastigheter och därmed lägre spänning.
• Varje minneschip visas horisontellt över hela kortet, i fallet med HBM2 kan vi ha konfigurationer av 4 eller 8 chips, den ena på den andra och följaktligen vertikal . Vilket innebär att utrymmet de slutar uppta är mycket mindre.

Så här fungerar HBM-minne

För att få den höga bandbredden men låga strömförbrukningen du behöver, HBM-pinnar använder ett stort antal sammankopplingsstift . Problemet med detta tillvägagångssätt är att detta skulle innebära att storleken på chippet skulle öka för att koppla samman varje stift med motsvarande minneschip. Och inte bara från grafikkretsen, utan också från minnet. Lösningen? Tja, vad du gör är att skicka ner kablaget och använda en extra del. Den så kallade Interposer, som tillför ytterligare kostnader och tillverkningskomplexitet.

So Interposer är en extra kostnad för processen och komplicerar monteringen av det nya chipet, öka det potentiella antalet fel under monteringen. Inte bara det, utan eftersom HBM-minneschips är staplade är det inte så enkelt som att stapla det ena på det andra. För att chippet i toppen av stacken ska kunna kommunicera med mellanlägget måste dess ledningar gå vertikalt genom resten av minneschipsen i stacken. Som vi kallar genom kiselvägar eller TSV.

För att visualisera det, föreställ dig ett flerfamiljshus där vatten- och elförsörjningen finns på bottenvåningen och måste fördelas på alla våningar. Tja, samma sak händer i fallet med HBM-minne. Det är därför det är så dyrt att tillverka och från det ögonblicket är priset ett viktigt värde att ta hänsyn till på konsumentmarknaden. Då slutar du med att offra fördelarna med utrymme och förbrukning, i utbyte mot lägre kostnader.

Varför används inte HBM-minne i PC-grafikkort?

Så med frågan om pris måste vi ta hänsyn till att en vanlig användare kommer att leta efter den hårdvara som alltid ger honom den bästa prestandan inom hans budget. De fördelarna med HBM2 kommer att tillåta dig att få en grafikkort som är mindre rymligt och förbrukar mindre , men inom utvärderingskriterierna är de inte det mest relevanta elementet. Vad är det då? Uppenbarligen den som får flest bilder per sekund och med högsta möjliga upplösning i dina favoritspel.

Föreställ dig att vi har två identiska grafikkort, med samma GPU och samma prestanda, dock har den ena dyrare minne än den andra. Vad händer? Tillverkaren kan inte sälja en variant av produkten som är lika bra som standardprodukten för slutanvändaren till ett högre pris om den inte tillför en betydande fördel till den huvudsakliga nyttan som den används för. Med andra ord, tillverkare har slutat använda HBM2 i sin spelgrafik av en anledning: vinstmarginaler.

Vad är GDDR6-minne och hur är det jämfört med HBM2?

GDDR6 är den sjätte generationen Dual Data Rate-minne fokuserat på dess användning för grafikkort. De skiljer sig från konventionellt RAM genom att de offrar åtkomstlatens, något som inte påverkar grafikkretsen, i utbyte mot hög bandbredd, vilket är väsentligt vid rendering av grafik. Med andra ord, vi har att göra med en typ av minne som är idealisk för användning i en GPU, men katastrofal för en central processor. Det är därför vi inte ser DIMM-moduler med GDDR6 för vår PC.

GDDR6 , jämfört med sina föregångare, är ett steg framåt, eftersom varje chip beter sig som två oberoende sådana, på grund av att nu varje 16-bitars databuss har sin egen adress/kommandobuss. Det är med andra ord ett dubbelkanalsminne och kan därför svara på två förfrågningar samtidigt. HBM2 har å andra sidan fördelen av att ha lägre latens, vilket gör den idealisk för serverprocessorer med dussintals kärnor, men inte för ett grafikkort, och den har upp till 8 olika minneskanaler, en för varje chip. som vi har lagt på traven.

Fördelen med GDDR6 framför HBM2 kan sammanfattas i en sak, det är mycket billigare och dess utbredda användning hjälper detta . Vi ser det inte bara i PC-grafikkort, utan också i videospelskonsoler. Om vi ​​skulle jämföra huvuddelen av produktförsäljningen efter minnestyp, så skulle vi se att HBM:s procentandel skulle vara ensiffrig.

GDDR6X, en tjuvtitt in i framtiden?

Med utseendet på NVIDIA RTX 30, särskilt i de mest kraftfulla grafikkorten inom det området. Vi har kunnat se utseendet på marknaden av en variant av GDDR6 som har döpts till GDDR6X. Dess funktion är baserad på att använda en typ av kodning som kallas PAM4 , där för varje datastift, istället för att skicka värdena 0 eller 1, sänds värdena 00, 01, 10 och 11 genom förändringar i spänningen.

Det är med andra ord ett sätt att öka bandbredden utan att öka klockhastigheten till oroväckande höga nivåer och därmed lägre förbrukning. Detta har aktiverade hastigheter på upp till 21 Gbps och möjliggöra totala överföringshastigheter som tidigare endast var möjliga med en 4-stack eller 4096-bitars HBM-konfiguration. Att om, med några riktigt hög förbrukning . Historien är densamma igen. Fastän GDDR6X är mindre effektivt än något annat HBM-minne , men återigen är det mycket billigare. Vilket har fått HBM att säga adjö till avancerade GPU:er.

Den nya PCIe Gen 5-kontakten är spiken i kistan

Innan har vi berättat att en av styrkorna med HBM-minne jämfört med GDDR6-minne är dess lägre förbrukning. Vilket är en fördel när man kommer farligt nära strömgränserna för strömkontakten till grafikkortet. Låt oss inte glömma det i åratal har 350 W förbrukning varit gränsen . Så ett mer energieffektivt minne som HBM var mycket mer vettigt.

PCI Express 5.0-grafikkort kommer att föra med sig en ny kontakt för upp till 600 W effekt. Detta eliminerar behovet av effektivare minne . Med andra ord: HBM2-minnet blir ännu mer värdelöst i ett spelgrafikkort. Sedan ett av problemen den ursprungligen skapades för har försvunnit. Och ja, det skulle vara mycket bättre av miljöskäl, en typ av energi som förbrukar mycket mindre. Det är dock vad branschdeltagarna har bestämt: att öka förbrukningen av hårdvaran.