hbm显存的显卡(显卡尺寸减半?AMD黑科技HBM详细解析)

半导体产品发展至今,一直遵循着摩尔定律:每18-24个月相同价格的集成电路上元件数量增加一倍,性能也提升一倍。几十年以来,这个规律都未曾被打破,不过从2010年开始,半导体技术的发展已经放缓,比较突出的体现就在于CPU和显卡产品上,我们可以看到产品性能的提升已经不再像过去那样快速。

这其中的原因有许多,包括性能需求的放缓、全球经济疲软造成消费能力下降,以及制造工艺上的瓶颈限制。所以,这几年来,我们能够看到半导体产品发展的一个变化,那就是从追求性能开始慢慢趋向于减小芯片体积。

由于制造工艺在现阶段已经不可能无止境提升,半导体制造企业开始将谋求新的突破,就是改变过去的设计/制造思路,比如CPU用的3D电信大流量卡晶体管技术、存储用的3D芯片,都是为了在有限的空间下容纳更多的电路,从而实现更高的效能。

虽然实现的原理有所差异,但是AMD的HBM(High Bandwidth Memory,高带宽存储)的最终目的是一样:减小体积、提升效率。并且是HBM将会是最先用于显卡产品上的技术。它能给我们带来什么呢?

HBM是什么?在显卡上如何实现

HBM,也就是High Bandwidth Memory技术,译为高带宽存储,从字面意思上并不能够直接想象出它的实现方式。HBM的实现方式是芯片堆栈。也就是从原先的平铺方式更改为罗列在一起。

AMD在CPU、GPU发展历史上做出了不少贡献,很多技术都是由AMD最先提出并实现。(然电信大流量卡后拱手让与对手)。HBM也将是在显卡产品上最先推出、使用的革命性技术。

HBM的示意图如上,这项技术的实现方式是:增加中介层,将CPU或GPU以及内存芯片通通置于中介层上,并且将存储单元垂直方向罗列。这样一来,可以让存储芯片与核心距离拉近,开启更高的总线位宽,简化通信过程,降低功耗。AMD与合作伙伴联合研发了首个中介层解决方案。

相对于传统的GDDR5显存,HBM的总线位宽提升了30倍,因此频率需求会大大降低,最终位宽提升3.5倍,电压从1.5V降低到1.3V,如此一来不仅提高性能,还降低了功耗。

最终结果是,HBM可以实现单位能耗下性能3倍的提升。

显卡体积能缩小一半?确实如此!

那么,显卡使用了HB电信大流量卡M技术后,能够带来怎样的变化呢?除了上述所说的性能提升、功耗增加之外,还有一个直观的变化就是芯片、PCB面积大幅缩小。因为我们知道,即便是HBM拥有先进的理念,但是GPU核心并不会有突破摩尔定律的突然飞速提升,因此其在显卡产品上最显著的变化会是在大小上。

相对于GDDR5,1GB容量的HBM显存只需要原来1/19面积

以AMD Radeon R9 290X为例,GPU和显存PCB面积合计占用9900mm2,核心+显存面积可以缩小50%以上,这还是不考虑到封装阵脚所占用的空间。那么最终显卡成品一定是可以大幅减小的,但是至于厂商是否愿意这样做,就另当别论了。

仍有短板:HBM并非已完美无缺

看起来,HBM电信大流量卡是一个近乎无敌的新技术了:功耗低、体积小、性能强,事实是这样吗?并非如此。目前通过已有的技术资料来看,HBM仍有一个隐患存在。

AMD、海力士联合研发的第一代HBM显存方案中,每一颗都采用四层Die进行堆叠,每个Die的容量为2Gb(256MB),因此每颗容量为1GB。整体四颗,总的显存容量就是4GB。8GB HBM也可以有,但那只能在Fiji VR双芯显卡上实现,每个核心还是4GB。如前所述,这只是第一代HBM的情况,明年的第二代就会翻一番。AMD计算域图形事业群CTO Joe Macri确认了这一点。

也就是说,我们能看到的第一代使用HBM显卡的产品最多只有4GB容量,并且这个局限性是第三方厂电信大流量卡商也无法改变的,没错,就算华硕、蓝宝石也不行,这远远超过了他们的能力范围。可想而知,在交火或者高分辨率下,4GB显存必然是一个隐患。当然,最终产品还未出炉,我们期待AMD可以尽可能的优化好这宝贵的4GB HBM显存,能够物尽其用。

当然,瑕不掩瑜,不可否认HBM是这几年来我们在PC硬件领域看到的最大胆、最具想象力的创新技术,正如过去一样,AMD一直走在技术最前沿的,用它难以捉摸的想象力实现各种引领业界前进。并且AMD一直坚持自由开放的理念,相信这个技术在未来将会推广到各个领域。至于市场方面的业绩,似乎AMD并不是把它放在第一位。无论如何,我们期待采用HBM的新产品出现。■


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