Nová generace grafických karet od AMD se blíží a s ni i zcela nová forma pamětí, která přináší obrovský pokrok v oblasti spotřeby, výkonu a především velikosti.
Na konci minulého roku jsme v podrobném článku popsali rozdíly nového standardu hybridních složených pamětí, které nahradí současné GDDR5 a do budoucna i další varianty DDR. Zabývali jsme se obecným porovnáním a rozdíly, ale AMD nyní zveřejnilo podrobnosti o první generaci, která se objeví u nových grafických karet.
Můžeme se tak v detailu podívat na první konkrétní parametry a použití u nových grafických karet. Jak už to ale u prvních generací bývá, jsou zde i nějaká omezení.
HBM vs. GDDR5
I když jsou varianty složených pamětí například u DDR4 s vysokou kapacitou (Samsung, Hynix) nebo v oblasti výkonných serverů a superpočítačů (Micron HMC, Intel Xeon Phi), AMD bude první, která tento druh pamětí použije u grafických karet.
GDDR5 má už nejlepší časy za sebou, HBM je budoucnost
Jak AMD uvádí, i když u klasických operačních pamětí DDR není zatím s propustností problém, u grafických karet začíná být i GDDR5 limitující. Grafické čipy potřebují pracovat s obrovským množstvím dat velmi rychle a propustnost je tak klíčová.
Srovnání efektivity výkonu na watt
Zvyšování propustnosti u pamětí GDDR5 už ale pomalu narazilo – počet čipů rozložených kolem grafického jádra už dosáhl počtu 16 a to znamená velkou plochu, velkou spotřebu a také větší teploty. Nelze se tak divit spotřebě a teplotám například Radeonům 290X, které se pyšní 512bitovou sběrnicí a propustností 320 GB/s. Jedná se o 16 pamětí s 32bitovou sběrnicí (celkem 512 bit). Pro porovnání - DDR3 mají pouze 64bitovou sběrnici.
Porovnání nové konstrukce s HBM
Oproti tomu i nejnovější paměti DDR4 dosáhnout maximálně přes 100 GB/s, přičemž rozdíly proti starším DDR3 nejsou v drtivé většiny aplikací vůbec znát. V případě grafických karet a obzvláště pak s nástupem vyššího rozlišení a kvality (velikosti) textur je ale komunikace mezi grafickým čipem a jeho pamětí stále důležitější.
První generace bude mít sběrnici s šířkou 1 024 bitů, frekvenci pouze 500 MHz a propustnost přes 100 GB/s v rámci jedné složené paměti. Paměti GDDR5 mají oproti tomu vysokou frekvenci, ale propustnost jen 28 GB/s v rámci jednoho čipu. Liší se i napětí, které je u pamětí HBM nižší – pouze 1,3 V, zatímco GDDR5 potřebují 1,5 V. S tím tak souvisí i výsledná spotřeba, která je u pamětí HBM nižší.
Porovnání velikosti při stejné kapcitě - GDDR5 vs. HBM
Obrovská je ale úspora v podobě plochy, která je nutná pro osazení čipů. Zatímco GDDR5 potřebuje pro kapacitu 1 GB plochu 672 mm2, HBM si v rámci stejné kapacity vystačí pouze s 35 mm2 – to je 19x méně. Celkově to znamená, že nové grafiky mohou být až o polovinu menší. To je skvělá zpráva jak pro případné duální modely, tak pro stavby výkonných malých počítačů nebo notebooků a dalších formátů, kde velikost hraje roli.
Konstrukce a omezení první generace
Paměti HBM (High-Bandwidth Memory) vyrábí SK Hynix a už nebudou rozložené kolem hlavního grafického čipu, ale přímo na něm. Nikoli přímo na samotném jádře, ale v nejbližším okolí jeho konstrukce (Interposer). Čipy HBM mají v současné první verzi čtyři jádra nad sebou, která jsou spojená skrze TSV (Through-Silicon Via). Jednotlivé vrstvy jsou tenké pouze 100 mikronů (jako papír) a jeden takový čip má kapacitu 1 GB.
Složení čipu s paměti HBM
S tím souvisí i omezené první generace – maximální kapacita s jedním grafickým čipem bude 4 GB. I když tak budou čipy HBM pouze u nejvýkonnějších modelů grafických karet od AMD, celková kapacita bude jen 4 GB (pravděpodobně Radeon R9 390X). To by mohl být vzhledem k zaměření problém, protože ve vysokém rozlišení už je potřeba více než 4 GB paměti, alespoň tak to platí pro modely s GDDR5.
Rozdíly mezi GDDR5 a HBM
Jak se ale vyjádřil technický ředitel AMD, nebude to takový problém. Dle jeho slov se kapacitou plýtvá a zvyšovala se právě ve snaze zvětšit propustnost (počet čipů). S HBM lze ale dosáhnout už v první generaci dvakrát větší šířky sběrnice a propustnosti přes 512 GB/s. S optimalizací v ovladačích lze tedy snížit potřebnou kapacitu. Doufejme, že takové tvrzení má své opodstatnění a na reálný výkon se určitě podíváme s prvními testy.
Složené paměti budou „všude“
AMD počítá s tím, že se složené paměti HBM postupně dostanou do většiny oblasti. Ať už se jedná o klasické hybridní procesory s integrovanou grafikou, tak i grafické karty střední a nižší třídy nebo profesionální výpočetní modely.
Hlavní přínos je jasný – vyšší rychlost i možnosti škálování do budoucna (propustnosti v řádu terabajtů za sekundu), neuvěřitelně malé rozměry a nižší spotřeba.
Porovnání generací pamětí (včetně HBM2) od SK Hynix
I když bude AMD první, Nvidia si pravděpodobně počká až na druhou generaci – HBM2, která by měla nabídnout vyšší kapacitu i rychlost v oblasti 1 TB/s. Už první generace pamětí HBM je ale dle AMD dobrou zprávou pro milovníky přetaktování. Paměti by měly jít velmi dobře taktovat, což znamená snadnou možnost vyššího výkonu zdarma a zase nové rekordy při extrémním přetaktováním.
