[情报] AMD 讲解HBM的优势

楼主: MSA0120 (ATMOS)   2015-05-21 20:23:51
转自
http://news.mydrivers.com/1/431/431040_all.htm#2
据介绍,AMD从事HBM技术研发已经长达7年了,与包括SK海力士在内的众多业界伙伴一起
完成了这种新一代显存。AMD方面的负责人是Bryan Black,过去7年的时间他基本都投身
在了HBM的研发上,是一位很有勇气的工程师。
下边,我们先通过幻灯片了解一下HBM的台前幕后,在解答一些热点问题。
http://i.imgur.com/8xrn51B.jpg
首先是HBM显存的必要性。目前主流的显存规格是GDDR5,经过多年的使用和发展已经进入
了瓶颈期,迫切需要新的替代技术。
对于任何半导体产品而言,性能和功耗都是一对矛盾体,包括显卡。如果显卡整体功耗限
定,那么GPU、显存两部分就必须互相妥协,而如今GDDR5显存的规格越来越高,功耗也水
涨船高,导致留给GPU的功耗空间减少,必然影响性能提升。
http://i.imgur.com/MXTFkHt.jpg
一个关键问题就是显存带宽,它却决于显存的位宽和频率。位宽都是GPU决定的,太高了
会严重增大GPU芯片面积和功耗,所以高端显卡一直停留在384/512位。同时,GDDR5的频
率已经超过7GHz,提升空间不大了。
http://i.imgur.com/8BFKBko.jpg
另外,GDDR5(包括以前的显存)都面临着“占地面积”的问题。一大堆显存颗粒围绕在GPU
芯片周围,这已经是固定模式,GDDR5再怎么缩小也无法改变,而且已经不可能再继续大
幅度缩小了。
http://i.imgur.com/1gcROmI.jpg那么,将DRAM集成到SoC处理器内部如何呢?目前看得
不偿失,性能、功耗、尺寸、工艺都是很大的限制,无法获得足够的效益,短期内还必须
相对独立。
http://i.imgur.com/NkRYW5Z.jpg
所以合理的下一步解决方案就是“中介层”(Interposer),让DRAM尽可能接近GPU芯片,
封装在同一基板上,提高通信能力。
于是,AMD联合ASE、Amkor、联电等伙伴联合开发了第一个可以批量生产的中介层方案,
用到了HBM显存上。
http://i.imgur.com/ovpN7FF.jpg这就是AMD HBM方案的侧面剖视图。这一方案是基于AMD
、海力士联合定义、研发的第一个完整规范和原型。
橙色部分就是HBM显存的Die,3D立体封装,多个Die(目前最多四个)垂直堆叠在一起,通
过TSV硅穿孔和micro-bumps微凸点技术彼此连接。蓝色部分是逻辑Die,是一个内外通信
接口。
注意,每一个HBM Die都垂直与底部的逻辑Die进行通信,彼此之间是没有任何联系的。
灰色部分是中介层(Interposer),是整个方案的通信员,将HBM显存与GPU(也可以是
CPU/SoC)同构PHY物理层联系在一起,同时把它们都固定在封装基板上。
HBM显存本身是真正的3D封装,而整个方案是2.5D封装。
http://i.imgur.com/eVnkbwI.jpg
看这张更有立体感的图,可以更好地理解HBM的3D结构。
http://i.imgur.com/pq2zqPH.jpg
HBM如其名,最大的特点就是高带宽(确切地说是高位宽),目前已经可以做到单个颗粒
1024-bit,GDDR5的足足32倍。显存带宽与位宽、频率都成正比,因此位宽上去了,频率
就不用那么高了,HBM目前的有效频率仅仅1GHz,GDDR5的七分之一。
就这样,HBM每个堆栈的带宽可以突破100GB/s,GDDR5的四五倍。
更关键的是,HBM的电压要求仅仅1.3V,低于GDDR5 1.5V,更加的节能。
http://i.imgur.com/fguvNHT.jpg
带宽高了,功耗低了,能效自然非常突出,HBM每瓦特可提供35+GB/s的带宽,GDDR5则只
能勉强超过10GB/s,高下立判。
http://i.imgur.com/rGm03GJ.jpg
http://i.imgur.com/xkLYtzz.jpg
同时,HBM体积小巧,非常节省空间,四层堆叠的1GB HBM只需要5×7=35毫米,而且是围
绕着GPU核心统一封装,不占用PCB电路板。
1GB GDDR5则需要24×28=672平方毫米,还得算上封装针脚,而且都是分布在PCB上的。
因此从GDDR5换到HBM,显卡的面积可以缩小一半以上。
以下是热点问题解答:
问:HBM显存与GPU核心未来是否会完全整合到一起?
Joe Macri:肯定会的。现在它们是2.5D封装,是目前比较合理的解决方案。完全的3D整
合封装我们还在研究之中。对于手机等应用领域来说,这样做会更适合(所占面积更小)。
3D封装可以实现,但是成本会上升,性能上也不会带来大幅提升,或者其他明显的好处。
问:HBM显存会比GDDR5增加多少成本?
Joe Macri:这个不能具体说增加多少,但是有了HBM,我们可以推出更有价格竞争优势的
显卡。
问:HBM是否也会用到中低端显卡上?
Joe Macri:会的。HBM和GDDR5类似,最初主要针对高端市场,之后慢慢就会覆蓋到中端
市场。HBM的普及速度还得看行业竞争。如果整个生态都用HBM,再加上它特有的能力,普
及肯定会很快。
问:网传AMD会推出配备HBM显存的高性能计算APU,是真的吗?
Joe Macri:我们可以看到,APU正在越来越强大。对于AMD来说,GPU、APU都会使用HBM,
这只是个时间问题。HBM其实并不仅限于显卡,高性能计算、超级计算机、通信基础设备
、服务器、PC等等都可以用。
问:AMD率先使用了HBM,而新技术总是机遇与挑战并存,AMD是如何考虑的?
Joe Macri:AMD的一个原则就是,我们发现了问题,我们就要去解决问题,提供解决方案
。比如说,我们把内存控制器集成到了处理器内部,我们推出了HSA异构系统架构。AMD喜
欢创新,也不怕竞争对手复制。我们认为,推广HBM和当年我们推广GDDR5是一样的。
招唤obov大~~
作者: F35B   2015-05-21 21:35:00
不废话先QQ再说
作者: tint (璇月)   2015-05-21 21:44:00
390系列有高效能VRAM是毋庸置疑 就看看GPU效能能进步多少了
作者: KanoLoa (卡)   2015-05-21 23:08:00
Die Die Die ! ! !
作者: jarse7 (不就是个爱你的人)   2015-05-21 23:11:00
看起来很威欸
作者: chasta (拉拉)   2015-05-21 23:36:00
HBM技术:可以让人冬天时觉得很温暖
作者: tint (璇月)   2015-05-22 00:10:00
HBM技术不会让人冬天觉得温暖 NV的下一代Pascal架构也会用上HBM(或HMC)方式的3D内存https://blogs.nvidia.com.tw/2015/03/pascal/
作者: DANTEINFERNO (DANTE)   2015-05-22 00:12:00
原来NV也要踏入温暖冬天的利器了XD真的是只要看到AMD就扯冬天 北极熊
作者: tint (璇月)   2015-05-22 00:14:00
AMD目前会让人有热情疑虑应该是390系列要用上的28nm大核心
作者: ZeroRSX (阳明山的蓝色闪电)   2015-05-22 08:28:00
重返荣耀
作者: hirokofan (笠原弘子 命!)   2015-05-22 08:43:00
这篇是中文吧,为什么我全部看不懂....
作者: www5566 (微笑)   2015-05-22 11:19:00
obov跑去苹果很久了不是吗...
作者: kalapon (D桃)   2015-05-22 13:49:00
这个案子已经跑了2年有了,现在还是不太乐观,因为结构强度
作者: demonlogy (HammerOfWrath)   2015-05-22 14:30:00
重返农药!!!
作者: WestDoor0204 (路人乙)   2015-05-22 17:32:00
农药,还是荣耀.........AMD 加由阿
作者: pathfinder (just enjoy the show)   2015-05-22 19:41:00
所以AMD 你的显卡咧?
作者: tn00210585 (*〞︶〝*)   2015-05-22 21:09:00
东西拿出来再说 地表上最强的幻灯片专家 毫无信用可言
作者: Ypush (始终没回来)   2015-05-26 10:19:00
就把内存叠起来减少分布面积啊 中间被夹那颗一定很干
作者: tint (璇月)   2015-05-26 17:14:00
不只是减少面积 主要是内存传输速度提升非常多

Links booklink

Contact Us: admin [ a t ] ucptt.com