หน่วยความจำ HBM2: ลักษณะจุดแข็งและจุดอ่อน

หน่วยความจำ HBM ปรากฏตัวครั้งแรกใน เอเอ็มดี R9 Fury เกือบทศวรรษที่แล้วและคงอยู่ในการ์ดกราฟิกเดสก์ท็อปหลายตัวจนกระทั่ง Radeon VII ซึ่งผ่านไปด้วยความเจ็บปวดมากกว่าความรุ่งโรจน์ ตั้งแต่นั้นมาการ์ดกราฟิกเกมและ HBM2 ก็ไม่เข้ากันเลย เหตุใดหน่วยความจำประเภทนี้จึงไม่ใช้อีกต่อไป และทำอย่างไร HBM2, GDDR6 และ GDDR6X เปรียบเทียบ?

หลายครั้งที่เทคโนโลยีอาจดูดีมากบนกระดาษ แต่จบลงด้วยความล้มเหลวในเชิงพาณิชย์อย่างใหญ่หลวง เนื่องจากสิ่งที่ดูเหมือนเป็นความคิดที่ดีในตอนแรกนำมาซึ่งปัญหาหลายอย่างที่ไม่ได้เห็นในแวบแรกซึ่งปรากฏขึ้นในระหว่างนั้น การพัฒนา. . หนึ่งในกรณีเหล่านี้คือหน่วยความจำ HBM2 ซึ่งสัญญาว่าจะมาแทนที่เมื่อหลายปีก่อน หน่วยความจำ GDDR5 ตลอดไป. ความจริง? GDDR6 เป็นการ์ดจอเกมที่นิยมใช้กันมากที่สุด สิ่งที่ได้รับสัญญาว่าจะมาทดแทนได้ถูกผลักไสสู่ตลาดสำหรับเซิร์ฟเวอร์ที่ใช้ GPU HPC ที่เรียกว่า

หน่วยความจำ HBM2

ในทางเทคนิคและบนกระดาษ ถ้าคุณถามสถาปนิกระบบ พวกเขาจะบอกคุณว่า HBM2 เป็นหน่วยความจำประเภทที่ดีกว่า GDDR6 เหตุใดจึงไม่มี AMD RX 6000 หรือ .เพียงตัวเดียว NVIDIA RTX 30 ใช้แล้วดีไหม? นั่นคือคำถามที่เราต้องการตอบในการเปรียบเทียบนี้ และเราจะดำเนินการในลักษณะที่ผู้อ่านทุกคนสามารถเข้าใจได้

หน่วยความจำ HBM คืออะไรและมีข้อดีอะไรบ้าง?

หน่วยความจำ HBM เป็นประเภทของ แรม หน่วยความจำที่ได้รับความนิยมในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาในฮาร์ดแวร์กราฟิกสำหรับศูนย์ข้อมูลและเซิร์ฟเวอร์ อย่างไรก็ตาม เมื่อพูดถึงกราฟิกการ์ดสำหรับพีซี พวกเขาได้หายไปจากตลาดแล้ว วันนี้เป็นหน่วยความจำประเภทที่ดีที่สุดด้วยเหตุผลดังต่อไปนี้:

  • สามารถบรรลุ แบนด์วิดท์เดียวกันกับ GDDR6 และแม้แต่ GDDR6X .
  • เวลาแฝงต่ำกว่า GDDR6 และ GDDR6X . ซึ่งทำให้มีประโยชน์สำหรับซีพียูเซิร์ฟเวอร์ที่มีคอร์นับสิบหรือหลายร้อยคอร์ โดยเฉพาะหน่วยที่ออกแบบด้วยหน่วยเฉพาะสำหรับการเรียนรู้ของเครื่อง นั่นคือที่เรียกว่าปัญญาประดิษฐ์
  • ของมัน การใช้พลังงานต่อบิตที่ส่งเกือบครึ่งหนึ่งเมื่อเทียบกับ GDDR6 . สิ่งนี้ทำเพื่อเพิ่มจำนวนการเชื่อมต่อระหว่างกัน ซึ่งช่วยให้พวกเขาทำงานด้วยความเร็วที่ต่ำลง และทำให้แรงดันไฟต่ำลง
  • ชิปหน่วยความจำแต่ละตัวจะแสดงในแนวนอนทั่วทั้งบอร์ด ในกรณีของ HBM2 เราสามารถกำหนดค่าชิปได้ 4 หรือ 8 ชิป อันหนึ่งวางทับอีกอันหนึ่ง แนวตั้ง . ซึ่งหมายความว่า พื้นที่ที่พวกเขาลงเอยด้วยการครอบครองนั้นน้อยกว่ามาก

นี่คือการทำงานของหน่วยความจำ HBM

เพื่อให้ได้แบนด์วิดธ์สูง แต่ต้องการใช้พลังงานต่ำ แท่ง HBM ใช้หมุดเชื่อมต่อจำนวนมาก . ปัญหาของแนวทางนี้คือหมายความว่าขนาดของชิปจะเพิ่มขึ้นเพื่อเชื่อมต่อแต่ละพินกับชิปหน่วยความจำที่สอดคล้องกัน และไม่เพียงแต่จากชิปกราฟิกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงหน่วยความจำด้วย การแก้ไขปัญหา? สิ่งที่คุณทำคือส่งสายไฟลงมาและใช้ชิ้นส่วนเพิ่มเติม Interposer ที่เรียกว่า ซึ่งเพิ่มต้นทุนเพิ่มเติมและความซับซ้อนในการผลิต

So Interposer เป็นค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมในกระบวนการและทำให้การประกอบชิปใหม่ซับซ้อน เพิ่มจำนวนความล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้นระหว่างการประกอบ ไม่เพียงเท่านั้น แต่เนื่องจากชิปหน่วยความจำ HBM ถูกซ้อนกัน จึงไม่ง่ายเหมือนการซ้อนตัวหนึ่งทับกัน เพื่อให้ชิปที่อยู่ด้านบนสุดของสแตกสามารถสื่อสารกับตัวคั่นกลางได้ การเดินสายของมันจะต้องเดินในแนวตั้งผ่านชิปหน่วยความจำที่เหลือในสแตก ที่เราเรียกว่า ผ่านทางเดินซิลิซิกหรือ TSV

หากต้องการเห็นภาพ ให้ลองนึกภาพแฟลตที่มีน้ำประปาและไฟฟ้าอยู่ที่ชั้นล่างและต้องกระจายไปยังทุกชั้น สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นในกรณีของหน่วยความจำ HBM ด้วยเหตุนี้จึงมีราคาแพงในการผลิตและตั้งแต่วินาทีที่ราคาเป็นมูลค่าที่สำคัญที่จะต้องคำนึงถึงในตลาดผู้บริโภค จากนั้นคุณจะต้องเสียสละข้อได้เปรียบของพื้นที่และการบริโภคเพื่อแลกกับต้นทุนที่ต่ำลง

HBM Interposer Render

เหตุใดหน่วยความจำ HBM จึงไม่ถูกใช้ในการ์ดกราฟิกของพีซี

ดังนั้นด้วยปัญหาด้านราคา เราต้องคำนึงว่าผู้ใช้ทั่วไปจะมองหาฮาร์ดแวร์ที่ให้ประสิทธิภาพสูงสุดภายในงบประมาณของเขาเสมอ ดิ ข้อดีของ HBM2 จะช่วยให้คุณได้รับ การ์ดจอที่มีพื้นที่น้อยและกินไฟน้อยลง แต่ภายในเกณฑ์การประเมิน สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่องค์ประกอบที่เกี่ยวข้องมากที่สุด แล้วมันคืออะไร? เห็นได้ชัดว่าเป็นเฟรมที่ได้รับเฟรมต่อวินาทีมากที่สุดและมีความละเอียดสูงสุดในเกมโปรดของคุณ

ลองนึกภาพว่าเรามีการ์ดกราฟิกที่เหมือนกันสองตัวโดยมีค่าเท่ากัน GPU และประสิทธิภาพเท่ากัน อย่างไรก็ตาม หน่วยความจำหนึ่งมีราคาแพงกว่าอีกเครื่องหนึ่ง เกิดอะไรขึ้น? ผู้ผลิตไม่สามารถขายชุดตัวเลือกของผลิตภัณฑ์ที่ดีเท่ากับผลิตภัณฑ์มาตรฐานสำหรับผู้ใช้ปลายทางในราคาที่สูงกว่า หากไม่เพิ่มข้อได้เปรียบที่สำคัญให้กับยูทิลิตี้หลักที่ใช้ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ผู้ผลิตหยุดใช้ HBM2 ในกราฟิกเกมด้วยเหตุผลหนึ่งประการ: อัตรากำไร

หน่วยความจำ GDDR6 คืออะไรและเปรียบเทียบกับ HBM2 อย่างไร

GDDR6 เป็นหน่วยความจำ Dual Data Rate รุ่นที่ 6 ที่เน้นการใช้งานสำหรับกราฟิกการ์ด พวกเขาแตกต่างจาก RAM ทั่วไปตรงที่พวกเขาเสียสละเวลาแฝงการเข้าถึงซึ่งไม่ส่งผลกระทบต่อชิปกราฟิกเพื่อแลกกับแบนด์วิดท์สูงซึ่งเป็นสิ่งสำคัญเมื่อเรนเดอร์กราฟิก กล่าวอีกนัยหนึ่ง เรากำลังจัดการกับหน่วยความจำประเภทหนึ่งซึ่งเหมาะสำหรับใช้ใน GPU แต่อาจเป็นหายนะสำหรับโปรเซสเซอร์กลาง นั่นคือเหตุผลที่เราไม่เห็นโมดูล DIMM ที่มี GDDRXNUMX สำหรับพีซีของเรา

ลักษณะเฉพาะ HBM2 GDDR6 GDDR6X
ชิปต่อหน่วย 4 หรือ 8 หนึ่ง หนึ่ง
ความจุต่อชิป 2 GB (สูงสุด 16 GB ต่อไดรฟ์) 1 หรือ 2GB 1 หรือ 2GB
รถเมล์ บิต 1024 บิต 32 บิต 32
ช่อง 8 (128 บิตต่อช่อง) 2 (16 บิตต่อช่อง) 2 (16 บิตต่อช่อง)
ความเร็วในการถ่ายโอน จาก 2Gbps ถึง 2.4Gbps 12 ถึง 18Gbps 19 ถึง 21Gbps
ผลิตภัณฑ์อื่นๆ ต้องใช้ Interposer สูงสุด 2 หน่วยรถโดยสารประจำทาง การเข้ารหัสบัส /PAM2 ร่วมกันสูงสุด 4 หน่วย

GDDR6 , เมื่อเปรียบเทียบกับรุ่นก่อน ถือเป็นอีกก้าวหนึ่ง เนื่องจากชิปแต่ละตัวทำงานเหมือนสองตัวที่เป็นอิสระ เนื่องจากตอนนี้ data bus 16 บิตแต่ละอันมีแอดเดรส/บัสคำสั่งของตัวเอง กล่าวคือ เป็นหน่วยความจำแบบดูอัลแชนเนล จึงสามารถตอบสนองต่อคำขอสองรายการพร้อมกันได้ ในทางกลับกัน HBM2 มีข้อได้เปรียบตรงที่มีเวลาแฝงที่ต่ำกว่า ซึ่งทำให้เหมาะสำหรับโปรเซสเซอร์เซิร์ฟเวอร์ที่มีแกนประมวลผลหลายสิบคอร์ แต่ไม่ใช่สำหรับการ์ดกราฟิก และมีแชนเนลหน่วยความจำที่แตกต่างกันถึง 8 ช่อง โดยหนึ่งช่องสำหรับแต่ละชิป ที่เราได้วางไว้บนกอง

ข้อดีของ GDDR6 เหนือ HBM2 สามารถสรุปได้ในสิ่งเดียว มันถูกกว่ามากและการใช้อย่างแพร่หลายช่วยสิ่งนี้ . เราไม่เพียงแต่เห็นมันในการ์ดกราฟิกของพีซีเท่านั้น แต่ยังเห็นในคอนโซลวิดีโอเกมด้วย หากเราจะเปรียบเทียบยอดขายผลิตภัณฑ์จำนวนมากตามประเภทหน่วยความจำ เราจะเห็นว่าเปอร์เซ็นต์ของ HBM จะเป็นตัวเลขหลักเดียว

GDDR6

GDDR6X แอบมองอนาคต?

ด้วยรูปลักษณ์ของ NVIDIA RTX 30 โดยเฉพาะในการ์ดกราฟิกที่ทรงพลังที่สุดในช่วงนั้น เราได้เห็นรูปลักษณ์ในตลาดของรุ่น GDDR6 ที่รับบัพติศมาเป็น GDDR6X การดำเนินการจะขึ้นอยู่กับการใช้ประเภทของ การเข้ารหัสที่เรียกว่า PAM4 โดยที่สำหรับ data pin แต่ละตัว แทนที่จะส่งค่า 0 หรือ 1 ค่า 00, 01, 10 และ 11 จะถูกส่งผ่านการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้า

กล่าวคือ เป็นวิธีการเพิ่มแบนด์วิดธ์โดยไม่เพิ่มความเร็วสัญญาณนาฬิกาให้อยู่ในระดับสูงจนน่าตกใจและทำให้สิ้นเปลืองน้อยลง นี้มี เปิดใช้งานความเร็วสูงสุด 21 Gbps และเปิดใช้งานความเร็วการถ่ายโอนทั้งหมดก่อนหน้านี้ทำได้เฉพาะกับการกำหนดค่า HBM 4 สแต็กหรือ 4096 บิต ว่าถ้ากับบาง การบริโภคที่สูงมาก . เรื่องราวก็เหมือนเดิมอีกครั้ง แม้ว่า GDDR6X มีประสิทธิภาพน้อยกว่าหน่วยความจำ HBM อื่นๆ แต่กลับถูกกว่ามาก ซึ่งทำให้ HBM ต้องบอกลา GPU ระดับไฮเอนด์

หน่วยความจำ GDDR6X RTX 30 40

ตัวเชื่อมต่อ PCIe Gen 5 ใหม่คือเล็บในโลงศพ

ก่อนที่เราจะบอกคุณว่าหนึ่งในจุดแข็งของหน่วยความจำ HBM เมื่อเทียบกับหน่วยความจำ GDDR6 คือการบริโภคที่ต่ำกว่า ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบเมื่อคุณเข้าใกล้ขีดจำกัดพลังงานของคอนเน็กเตอร์จ่ายไฟที่การ์ดกราฟิกอย่างอันตราย อย่าลืมว่า สำหรับปี 350 W ของการบริโภคได้รับขีด จำกัด . ดังนั้นหน่วยความจำที่ประหยัดพลังงานมากขึ้นอย่าง HBM จึงเหมาะสมกว่ามาก

การ์ดกราฟิก PCI Express 5.0 จะมาพร้อมกับตัวเชื่อมต่อใหม่ที่มีกำลังไฟสูงถึง 600 W นี้ ไม่จำเป็นต้องใช้หน่วยความจำที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น . กล่าวอีกนัยหนึ่ง: หน่วยความจำ HBM2 นั้นไร้ประโยชน์มากขึ้นในการ์ดกราฟิกสำหรับเล่นเกม เนื่องจากปัญหาหนึ่งที่สร้างไว้แต่เดิมได้หายไป และใช่ จะดีกว่ามากสำหรับเหตุผลด้านสิ่งแวดล้อม ซึ่งเป็นพลังงานประเภทหนึ่งที่ใช้พลังงานน้อยกว่ามาก อย่างไรก็ตาม สิ่งที่ผู้เข้าร่วมในอุตสาหกรรมได้ตัดสินใจคือ เพื่อเพิ่มการบริโภคฮาร์ดแวร์