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堆叠式显存HBM与HMC是否会成为未来主流的显存技术

堆叠式显存HBM与HMC是否会成为未来主流的显存技术

点击数:7633 次   录入时间:03-04 11:55:44   整理:http://www.55dianzi.com   IT数码
HBM与HMC,堆叠式显存不止一种
  首先还是简单普及一下什么叫堆叠式显存吧!其实不单是显存,包括内存、闪存都已经有堆叠式的产品,其技术原理都差不多,我们可以统称为堆叠式内存模式。这个技术也很好解释,在过去,内存也好,显存也罢,都是一颗一颗平放在PCB上,而堆叠式的意思就是颗粒不再平放,而是一层一层堆砌起来。原本单颗512MB的显存,要达到8GB,就要在PCB上放16颗;如果使用堆叠式显存,每一显存堆叠4层,那么PCB上就只需要设计4个显存位即可达到相同容量。简单而言,目前的显存就如同平房,而堆叠式显存就如同楼房,很好理解。
  目前堆叠式内存/显存主要有两种方案,一种方案叫HBM内存,一种方案叫HMC内存,具体英文缩写就不单独解释了,知道有这两种方案就行。前者是由海力士和AMD共同主导的堆叠显存方案,而后者则是由英特尔、微软、NVIDIA、ARM、IBM、惠普、三星以及镁光等在内的一系列厂商组成了联盟。很显然,从实力来看,HMC内存在未来几乎可以肯定会成为堆叠式内存的唯一标准,而且海力士本身也属于这个联盟。当然,两种堆叠式内存的技术在原理上是一致的,只是频率、发热和位宽方面的区别,至于显卡或者内存厂商,想选择任何一种方案都不是问题,AMD未来同样可以使用HMC显存。
堆叠式显存封装,2.5D还是3D?
  很多人对堆叠式显存不甚了解,从而也导致了在技术层面的一些笑话,比如说很多人直接认为AMD未来要发布的R9 390X将使用3D显存。事实上,这是一个很有趣的话题,也就是堆叠式显存到底会以什么方式出现在显卡中。
  首先可以肯定的是,堆叠式显存的确存在2.5D与3D之分,但这里要澄清的是,3D显存并不能和堆叠式显存画上等号,这只是一种显存封装的方式。简单而言,3D封装就是在GPU/CPU等的核心上堆叠DRAM,封装在一起;而2.5D封装就是不把GPU/CPU和DRAM封装在一起。
  下面是技术层面的解释:如果堆叠式显存和Base Die依然设计在显卡的PCB上,并通过线路和GPU核心水平互联,那么我们就可以认为它是2.5D封装;反之,如果堆叠式显存直接封装在GPU核心上,并通过TSV技术与GPU互联,那么就是3D封装。
  OK,那么到底是2.5D封装好呢还是3D封装好?从效率而言,自然是3D封装好,因为3D封装实际上就是我们常说的SoC芯片,在能耗和延迟上肯定会有自己的优势。只不过需要的集成化程度更高。目前HBM显存使用的是2.5D封装,HMC应该两种都支持,至于HBM显存未来会不会使用3D封装,至少在技术上不应该是难题。
高带宽与低功耗,堆叠式显存的优势
      堆叠式显存的优势很多,如果从架构来看,比较直观的就是它可以节约PCB的面积,那种一张PCB有N颗显存的情景估计未来很少会出现。不过对于用户而言,它真正的意义还在于高带宽与低功耗。
  现在最牛X的显存带宽,大概在320GB/s.最强单核显卡Titan X的显存带宽是336.5GB/s,它的显存位宽为384bit;AMD这边最强的R9 290X显存带宽是320GB/s,显存位宽为512bito这里简单说一下显存带宽的计算公式,显存带宽=显存等效频率×显存位宽/8,以R9 290X为例,即5000MHz×512bit/8-320GB/s o也就是说显存性能实际上就是频率和位宽决定的,这也是为什么我们说显存位宽越高越好的原因。
  目前AMD主导的HBM显存可以提供1024bit起跳的显存位宽,4颗粒堆叠式的显存可达到128GB/s的带宽,不过AMD和海力士称HBM目前最高可达到512GB/s的带宽,由此我们可以反推出来,至少HBM显存目前可达到的最大显存位宽为4096bito这远比目前最高512bit的显存位宽强悍得多,当然它的起始频率是相当低的。
  而HMC显存在起始频率上比HBM显存要高,据镁光声称4颗堆叠式显存的带宽可达到480GB/s,这样想来,HMC显存的位宽肯定会在2048bit以上。当然,不管显存位宽多大,我们的目的只是需要显存性能的提升,而根据公式来看,堆叠式显存显然走的是高位宽低频率的路子。
  这样一来,我们也可以理解为什么堆叠式显存能做到较低的功耗了,因为频率低了嘛……长期以来,人们都认为高频带来高性能,不过堆叠式显存则通过架构的更改,以低频率高位宽的方式来获得了功耗和性能的统一。据悉HBM显存相比GDDR5减少了40%的功耗,而HMC显存也号称将大幅降低显存颗粒的发热量和功耗!
  当然了,这并不代表未来的显卡功耗和发热量就一定会很低,堆叠式显存只是在显存部分降低了发热量和功耗,而真正的发热大户还是GPU核心本身。相信图形设计厂商都会在显存控制器方面做出改进以适应堆叠式显存,要知道过去显卡发热很大程度和显存控制器相关。


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