揭秘AMD顯卡的大殺器!HBM高帶寬顯存

2015年5月6日,AMD在紐約召開分析師會議。

趁此機會,我們專訪了AMD事業群首席技術官(Business Unit CTO) Joe Macri
一起聊了聊AMD下代顯卡將首先使用的HBM高帶寬顯存,獲悉了不少新的秘密。



據介紹,
AMD從事HBM技術研發已經長達7年了,與包括SK海力士在內的眾多業界夥伴一起完成了這種新一代顯存。

AMD方面的負責人是Bryan Black,過去7年的時間他基本都投身在了HBM的研發上,是一位很有勇氣的工程師。
下邊,我們先通過幻燈片瞭解一下HBM的台前幕後,在解答一些熱點問題。



首先是HBM顯存的必要性。
目前主流的顯存規格是GDDR5,經過多年的使用和發展已經進入了瓶頸期,迫切需要新的替代技術。
對於任何半導體產品而言,性能和功耗都是一對矛盾體,包括顯卡。
如果顯卡整體功耗限定,那麼GPU、顯存兩部分就必須互相妥協,
如今GDDR5顯存的規格越來越高,功耗也水漲船高,導致留給GPU的功耗空間減少,必然影響性能提升。



一個關鍵問題就是顯存帶寬,它卻決於顯存的位寬和頻率。
位寬都是GPU決定的,太高了會嚴重增大GPU芯片面積和功耗,所以高端顯卡一直停留在384/512位。
同時,GDDR5的頻率已經超過7GHz,提升空間不大了。


另外,GDDR5(包括以前的顯存)都面臨著「佔地面積」的問題。
一大堆顯存顆粒圍繞在GPU芯片周圍,這已經是固定模式,
GDDR5再怎麼縮小也無法改變,而且已經不可能再繼續大幅度縮小了。


那麼,將DRAM集成到SoC處理器內部如何呢?
目前看得不償失,性能、功耗、尺寸、工藝都是很大的限制,無法獲得足夠的效益,短期內還必須相對獨立。


所以合理的下一步解決方案就是「中介層」(Interposer),
讓DRAM儘可能接近GPU芯片,封裝在同一基板上,提高通信能力。
於是,AMD聯合ASE、Amkor、聯電等夥伴聯合開發了第一個可以批量生產的中介層方案,用到了HBM顯存上。


這就是AMD HBM方案的側面剖視圖。這一方案是基於AMD、海力士聯合定義、研發的第一個完整規範和原型。

橙色部分就是HBM顯存的Die,3D立體封裝,多個Die(目前最多四個)垂直堆疊在一起,
通過TSV硅穿孔和micro-bumps微凸點技術彼此連接。藍色部分是邏輯Die,是一個內外通信接口


注意,每一個HBM Die都垂直與底部的邏輯Die進行通信,彼此之間是沒有任何聯繫的。

灰色部分是中介層(Interposer),是整個方案的通信員,
將HBM顯存與GPU(也可以是CPU/SoC)同構PHY物理層聯繫在一起,同時把它們都固定在封裝基板上。
HBM顯存本身是真正的3D封裝,而整個方案是2.5D封裝。


看這張更有立體感的圖,可以更好地理解HBM的3D結構。


HBM如其名,最大的特點就是高帶寬(確切地說是高位寬),

目前已經可以做到單個顆粒1024-bit,GDDR5的足足32倍。

顯存帶寬與位寬、頻率都成正比,因此位寬上去了,頻率就不用那麼高了,
HBM目前的有效頻率僅僅1GHz,GDDR5的七分之一。
就這樣,HBM每個堆棧的帶寬可以突破100GB/s,GDDR5的四五倍。
更關鍵的是,HBM的電壓要求僅僅1.3V,低於GDDR5 1.5V,更加的節能。


帶寬高了,功耗低了,能效自然非常突出,HBM每瓦特可提供35+GB/s的帶寬,GDDR5則只能勉強超過10GB/s,高下立判。


同時,HBM體積小巧,非常節省空間,
四層堆疊的1GB HBM只需要5×7=35毫米,而且是圍繞著GPU核心統一封裝,不佔用PCB電路板。

1GB GDDR5則需要24×28=672平方毫米,還得算上封裝針腳,而且都是分佈在PCB上的。
因此從GDDR5換到HBM,顯卡的面積可以縮小一半以上。



以下是熱點問題解答:

問:HBM顯存與GPU核心未來是否會完全整合到一起?
Joe Macri:肯定會的。現在它們是2.5D封裝,是目前比較合理的解決方案。
完全的3D整合封裝我們還在研究之中。
對於手機等應用領域來說,這樣做會更適合(所佔面積更小)。
3D封裝可以實現,但是成本會上升,性能上也不會帶來大幅提升,或者其他明顯的好處。

問:HBM顯存會比GDDR5增加多少成本?
Joe Macri:這個不能具體說增加多少,但是有了HBM,我們可以推出更有價格競爭優勢的顯卡。

問:HBM是否也會用到中低端顯卡上?
Joe Macri:會的。HBM和GDDR5類似,最初主要針對高端市場,之後慢慢就會覆蓋到中端市場。
HBM的普及速度還得看行業競爭。如果整個生態都用HBM,再加上它特有的能力,普及肯定會很快。



問:網傳AMD會推出配備HBM顯存的高性能計算APU,是真的嗎?
Joe Macri:我們可以看到,APU正在越來越強大。
對於AMD來說,GPU、APU都會使用HBM,這只是個時間問題。
HBM其實並不僅限於顯卡,高性能計算、超級計算機、通信基礎設備、服務器、PC等等都可以用。

問:AMD率先使用了HBM,而新技術總是機遇與挑戰並存,AMD是如何考慮的?
Joe Macri:AMD的一個原則就是,我們發現了問題,我們就要去解決問題,提供解決方案。
比如說,我們把內存控制器集成到了處理器內部,我們推出了HSA異構系統架構。
AMD喜歡創新,也不怕競爭對手複製。我們認為,推廣HBM和當年我們推廣GDDR5是一樣的。

唔知佢自己 D APU 會唔會塞返粒 HBM

TOP

唔知佢自己 D APU 會唔會塞返粒 HBM
Elatha 發表於 2015-5-20 17:18

佢自己都講只係時間問題
即係有排都未會見到

TOP

出左先講0.O

TOP

出左先算!

TOP

高 bandwidth =/= 高效能..  完

TOP

本帖最後由 qcmadness 於 2015-5-20 23:23 編輯
高 bandwidth =/= 高效能..  完
siuba 發表於 2015-5-20 18:47


完全錯

http://www.realworldtech.com/gpu-memory-bandwidth/

Memory bandwidth加1倍, 平均GPU效能加30%

TOP

高帶寬是高效能嘅基礎啊!!!

TOP

有實物先再講

TOP

有實物先再講
arthur8523 發表於 2015-5-21 00:36


你笑既意思係有排都唔會出?

TOP