HW novinky: HBM paměti přináší revoluci

22. 5. 2015 | David Ježek | Hardware | 3376×

Dnešní díl bude tak trochu speciální, protože se nám vyrojilo několik nových informací týkajících se nadcházející řady Radeonů nové generace. Povíme si tak blíže, jak se to má s HBM pamětmi a co AMD plánuje pro nadcházející měsíce. Není toho málo, zejména když se na to podíváme optikou stále přetrvávající letité 28nm výroby u TSMC.

HBM paměti jako záchrana nejen pro next-gen grafiky

Z uniknuvších, doufejme reálných, fotografií chystaného Radeonu R9 390X vyplývá, že samotná karta by měla být poměrně krátká. Jednou z příčin je využití hybridního chlazení s vodním blokem a výměníkem, které umožňuje použít daleko menší chladič přímo na kartě, druhou příčinou zdají se býti HBM paměti.

Technologie HBM, tedy vrstvených paměťových die, kdy jich je v jednom pouzdře více, což vede jak k úspoře energetické, tak k úspoře místa a též vyšší efektivní šířce použitelné sběrnice, nebude samozřejmě jen doménou grafických karet, ale už víme, že prvním ohnivým křestem pro HBM bude chystaný hi-endový AMD Radeon příští generace. HBM zde budou použity v první generaci, přičemž již existují „HBM2“, dále vylepšující vlastnosti.

HBM*

AMD hovoří o HBM jen v superlativech. Pro modelový 1GB čip totiž místo 28×24 milimetrů prostoru stačí pouze 7×5 milimetrů, takže místo haldy GDDR5 čipů je zde pouze jeden HBM (dva, tři … podle toho jak velká by byla srovnatelná GDDR5 halda). Na složení ilustrační kapacity tak stačí pouhé čtyři HBM čipy, což umožňuje zmenšit velikost PCB Radeonu na méně než poloviční.

Stejně tak klesají energetické nároky na provoz těchto pamětí, což byla a je dosud jedna ze stále rostoucích bolístek grafických karet, kdy sice s každou další generací GDDR5 byly čipy technologicky úspornější, ale ve výsledku konzumovaly stále více (m)W, protože pro dostatečný výkon pro moderní GPU bylo nutné je taktovat stále více - i současné nejlepší GDDR5 čipy jsou de facto overclockerská záležitost, neboť základní provozní frekvence 7GHz GDDR5 čipů je o pár set MHz menší. Reálně mají HBM čipy oproti srovnatelným klasickým GDDR5 ušetřit pod zátěží 10 až 15, maximálně 20 wattů. O tolik nižší musí být výkon napájecí části grafiky. Ve srovnání se současnými hodnotami TDP grafických karet (motající se kolem 200 W) samozřejmě vypadá tato úspora jako poměrně malá, ale velký význam dostane v mobilní a ultramobilním segmentu. Nejen u mobilních Radeonů/GeForce, ale také v případných budoucích herních konzolích, tabletech či smartphonech. Stejně tak může být HBM technologie výhledově nasazena třeba v digitálních fotoaparátech, kde by úspora mohla být hodně znát. A tak bychom mohli pokračovat.

Díky tomu, že většina interního propojení paměťového subsystému je realizována přímo mezi jednotlivými die v HBM čipech, výrazně se zjednoduší konstrukce PCB i pro složitější grafické karty / jiné produkty. HBM zkrátka nepřinášejí pouhou evoluci, ale revoluční konstrukci pro paměťové čipy, která umožní posunout hranice zase o kus dál, aniž by to vyžadovalo radikální skok v nanometrech výrobních technologií. Berme HBM jako další příklad čipové 3D technologie, nikoli ve významu FinFET tranzistorů, nýbrž ve vrstvení jednotlivých paměťových die. Podobně jako to dělá kupříkladu Samsung u svých SSD a říká tomu 3D V-NAND.

Až jednoho dne potkáte grafickou kartu s méně než 4 paměťovými čipy na prťavém PCB a nebude se vám pozdávat, že by mohla podávat takový výkon, jaký jí je přisuzován, vzpomeňte si na dnešek. A v tomto kontextu i na historický vývoj, kdy grafické kart se 130nm → 90nm → 65nm GPU vyžadovaly poměrně komplikované napájecí kaskády a spoustu pasivních součástek na PCB, abychom se nakonec přes 40nm čipy dostali k 28nm grafikám, jejichž CB zejí prázdnotou díky vyžadování pouze daleko jednoduššího napájení, navíc dnes realizovaného často digitálními obvody. Další zjednodušení v návrzích PCB, které sebou přinesou HBM paměti, obohatí v nadcházejících letech přechod na 14nm/16nm FinFET výrobu GPU a další pokrok ve výrobě napájecích obvodů. Za pár let si člověk optikou dnešních složitých grafik možná bude říkat, za co má vlastně té Nvidii či AMD platit, když „ na té kartě vlastně skoro nic není“ .

Radeon R9 390X, nebo R9 490X, nebo ještě jinak?

Prozatím jsme nadcházející hi-end Radeon s HBM pamětmi, s kódovým označením GPU „Fiji“, označovali jako Radeon R9 390X. Ale objevují se spekulace, že třístovková řada bude ponechána pouze přeznačeným a vylepšeným Radeonům současné generace (o těch vylepšeních si povíme za chvíli) a „Fiji“ bude R9 490X, resp. R9 490 v případě mírně osekaného modelu. Ale zbrusu nová informace uvádí, že toto nejvyšší GPU „Fiji“ ve spojení s HBM je tak dobré, že jej marketingově posadí AMD ještě jinak a bude jej cílit přímo proti marketingovému hi-endu od Nvidie, tedy kartám řady GeForce GTX Titan, které též vybočují z běžného číselného značení.

To umožní AMD nechat si za kartu platit o něco lépe, přitom si má karta ale zachovat nižší cenovou hladinu než Nvidia. Nejvyšší Titany tradičně drží cenovku 999 dolarů, reálně je to aktuálně spíše 1049 až 1099 dolarů. Radeon „Fiji“ má být prodáván za doporučenou koncovou cenu 849 dolarů. Je to ale v tuto chvíli spekulace, kterou rozuzlí nadcházející týdny. Jako první se má objevit jednočipová karta se 4 GB paměti (ehm, to se jeví být poměrně málo, ale což, HBM 1. generace), o něco později bude prý následovat duální karta se dvěma GPU a 2×4GB pamětí. V logice AMD bychom pak měli čekat následně též 8GB model, pokud budou dostupné v dostatečném množství patřičně velké HBM čipy. A co v příští generaci (tj. až bude FinFET výroba opravdu „švihat“)? Na to téma už se také dá hovořit, připravme se třeba také na 16GB grafiky u AMD.

Radeony R9 3xx postavené na R9 2xx generaci budou zrychlené a s dvojnásobnou pamětí

Kdyby AMD pouze přeznačila stávající grafiky na bázi GPU jako „Hawaii“ (což je to používané v Radeonech R9 290/290X), bylo by to hodně smutné. Ale tak se podle všeho nestane, firma kartám přidá 50 až 60 MHz taktu navíc a také uvede jako standardní edice vedle 4GB také 8GB modely. Technicky tak pod označeními Radeon R9 3xx nalezneme to, co dnes známe jako všechyn ty 8GB OC edice Radeonů R9 290 a R9 290X (Toxic / Vapor-X u Sapphire a podobně).

Zdali se podaří zachovat i hodnoty TDP bez toho, aby byla karta agresivněji řízena skrze PowerTune, to ukáží až následné nezávislé testy. Ale lze rozhodně očekávat, že oproti současným cenám řady 290(X) by tyto grafiky mohly o dost zlevnit. A v kontextu nového hybridního ovladače AMDGPU, ve kterém AMD kloubí open-source základ s nástavbou z uzavřených Catalystů by se mohla třístovková řada stát zajímavou volbou pro hraní na Linuxu. Na druhou stranu bude fajn i pokud toto vše povede z našeho linuxového pohledu byť „jen“ ke zlevnění GeForce GTX 9xx od Nvidie.

       

Komentáře

[Michal Kubeček]

Z HW novinek mám dlouhodobě pocit, jako by se snad jiný hardware než grafické karty, procesory a SSD (a občas foťáků) nevyráběl a nevyvíjel. Co třeba "shingled" disky*, 40Gb/s (100Gb/s) ethernet, NV-DIMM a další?

---

* - o těch už tu jednou řeč byla, ale bez jediné zmínky, co to vlastně je a jak se to liší od normálního disku .

[hlasovani]

Protože tohoto bulvárního pisálka zajímají jen spotřební komponenty použitelné do "herních" PC.

[flakon]

Naprosto s Vámi souhlasím. Bohužel i s výrazem "zajímají", neboť mám pocit, že ve skutečnosti jim vlastně ani nerozumí. Proto tolik keců o "tom kolem" a rádoby odlehčený tón.

[nobody]

a ze by treba vy co rozumite novinkam v HW ze vsech oblasti by jste pro abclinuxu napsali nejaky clanek ? nebo jen budete hatovat do komentaru ? ;)

[eagle.metawerzum]

To je moc práce. Jednodušší je z povzdálí kritizovat.

[David Ježek]

Za posledních 10+ let jsem napsal více než 7 tisíc článků. Z anonymních zoufalců v diskusi si už dávno nic nedělám. Ukaž své články, odhal své jméno a můžeme se bavit konstruktivně.

[hlasovani]

Grafoman. A kvalita se během těchy 10 let vůbec nezlepšila. Stačilo by občas si ty výplody po sobě přečíst a opravit alespoň překlepy. Ale ne, to je pod tvou úroveň co?

[hlasovani]

těch 10 let

[hlasovani]

btw ty jsi placen AMD? Když přeznačuje Nvidia, je to "zlá zlá Nvidia", když přeznačuje AMD je to "chudinka AMD". A tak bych mohl pokračovat do nekonečna.

[Xerces]

Mě se ty hw novinky p. Ježka líbí. Asi pro to, že trochu protěžuju a fandím AMD a zajímá mě co se kolem děje (i ty zprávy typu jedna paní povídala). Chápu, že pro ostatní to může být trochu moc jednostraně zaměřený, ale jak už tu někdo napsal, zkuste to pojmout konstruktivně a vytvořit konkurenční článek a uvidí se.

[David Ježek]

a co tak převratného, kromě občasné zprávy, se děje mezi HDD plotnami, ethernet čipy nebo pamětmi (kde o nových generacích dram, nand flash apod píšu pravidělně)? uvědom si, že vývoj jde nejrychleji v jiných oblastech, takže se nediv, že to HWN reflektují. když výrobci disků přišli s GMR, kolmým záznamem, heliem, šindelama či HAMR, tak se o tom vždy psalo. jenže těch opravdu významnejch inovací je v tomhle oboru tak 2-3 za 10 let, zatímco u CPU / GPU apod to letí DALEKO vyšším fofrem.

[Michal Kubeček]

Vám možná připadá, že ty inovace, o kterých stále dokola píšete, jsou v porovnání s těmi, které jsem zmiňoval já, naprosto převratné, ale vězte, že tento pocit není zdaleka univerzální. Třeba ty shingled drives - o těch jste ani nenapsal, co to vlastně je. Přitom s ohledem na to, že je potřeba k tomu médiu přistupovat úplně jinak než k normálním disků, je to mnohem zajímavější věc než to, že AMD nebo nVidia zase zvedla někde frekvenci o 10 procent a dala tomu nové typové označení. I u procesorů nebo grafických adaptérů je naprostá většina změn jen kvantitativní, těch opravdu kvalitativních novinek je nakonec asi tak stejně jako v těch ostatních oblastech.

[trekker.dk]

Třeba ty shingled drives - o těch jste ani nenapsal, co to vlastně je

Přičemž hardwarové novinky jsou jediným zdrojem informací na světě...

Osobně bych neřekl, že je důvod, aby článek "letem světem" pojednávající o novinkách, zabíhal do hloubky. Pokud čtenáře něco zajímá do detailu, v článku jsou odkazy a když jsem se díval naposledy, Google fungoval taky. (Nemluvě o tom, že přímo v tom článku je video, které SMR popisuje.)

I u procesorů nebo grafických adaptérů je naprostá většina změn jen kvantitativní, těch opravdu kvalitativních novinek je nakonec asi tak stejně jako v těch ostatních oblastech.

Jenže ostatní oblasti nemají ani ty kvantitativní změny. Otáčky disků jsou stejné, propustnost SATA je stejná, rychlost gigabitového ethernetu je stejná atd.

[Michal Kubeček]

Přičemž hardwarové novinky jsou jediným zdrojem informací na světě...

Ne, to nejsou. Ale když už se to jmenuje Hardwarové novinky, neočekával bych, že 90 procent bude věnováno úzce vymezené oblasti hardware. Ale klidně bych se smířil i s tím, kdyby autor odpověděl, že jiné oblasti moc nesleduje, tak o nich nepíše. Když se ale místo toho snaží tvrdit, že je to proto, že se jinde nic zajímavého neděje, tak se to pochopitelně snažím uvést na pravou míru. To je jako kdyby třeba Jaderné noviny byly z 90 procent o filesystémech a kdyby se někdo ozval, dostalo by se mu vysvětlení, že tak je to správně, protože v ostatních částech jádra se skoro nic zajímavého neděje.

Jenže ostatní oblasti nemají ani ty kvantitativní změny. Otáčky disků jsou stejné, propustnost SATA je stejná, rychlost gigabitového ethernetu je stejná atd.

To, že jsou stejné otáčky disků nebo bitová rychlost gigabitového ethernetu, ani zdaleka neznamená, že jsou stejně rychlé ty disky nebo komunikace prostřednictvím těch karet (nemluvě o tom, že u ethernetu už dávno nekončíme na gigabitu).

[trekker.dk]

tak se to pochopitelně snažím uvést na pravou míru

No dobrá, pojďme se na tu snahu podívat v praxi - co zajímavého se u těch síťových karet a disků stalo?

[Michal Kubeček]

Namátkou třeba Intel XL710 a síťové karty založené na něm - a ani další výrobci samozřejmě nespí.

[trekker.dk]

Jo, to vypadá zajímavě. Tak když o tom (a dalších) víte, co takhle napsat jeden díl hardwarových novinek? Redakce určitě nebude proti, když vyjde jeden díl navíc.

[nobody]

myslim ze redakce klidne uvita i serial "Kubeckovi dobroty ze sveta HW" ;)

[David Ježek]

Jestli čekáte detailní rozbor daných technologií v článku, který shrnuje novinky v oboru, pak jste zcela nepochopil koncept tohoto seriálu. a upřímně, bagatelizovat TECHNOLOGICKÝ vývoj v GPU, to je dle mého přístup hodný toho, kdo se uchyluje k diletantství, aby obhájil svůj na chabých základech stojící argument.

[Michal Kubeček]

Jestli čekáte detailní rozbor daných technologií v článku, který shrnuje novinky v oboru, pak jste zcela nepochopil koncept tohoto seriálu.

Tak si zkuste s trochou kritického odstupu přečíst ten díl, na který jsem výše dával odkaz. Napsat, že jeden výrobce zvyšuje kapacitu héliem a druhý shingled technologií, aniž byste aspoň letmo zmínil, že shingled drive na rozdíl od hélia zásadně mění způsob, jak se s tím diskem vůbec pracuje, to je opravdu trochu moc.

upřímně, bagatelizovat TECHNOLOGICKÝ vývoj v GPU

A jak jste přišel na to, že ho bagatelizuju? Já jsem netvrdil, že žádný není, ale snad i vy musíte uznat, že většina GPU novinek, o kterých se tu píše, nijak zásadní není (to jsou ta drobná navýšení, o kterých jsem mluvil) a opravdu zajímavé věci se i u GPU urodí jen jednou za čas. Naopak, vy bagatelizujete vývoj u ostatního hardware, když tvrdíte, že se v ostatních oblastech vlastně nic neděje.

Já bych prostě byl rád, kdyby se HW novinky nezaměřovaly (až na občasnou výjimku) tak úzce na ty dvě nebo tři oblasti, které se tu propírají pořád dokola, a věnovaly se i jiným. Měl to být námět ke zlepšení. Ale pokud jste opravdu tak skálopevně přesvědčen, že zlepšovat není co a že každá novinka u GPU, o které píšete, je tak revoluční, že ostatního hardware se něco srovnatelného objeví maximálně dvakrát až třikrát za rok, pak se holt nedá nic dělat.

[Michal Kubeček]

kdyby se HW novinky nezaměřovaly (až na občasnou výjimku) tak úzce na ty dvě nebo tři oblasti, které se tu propírají pořád dokola

Když se nad tím tak zamyslím, tak by se vlastně dalo říct, že je to ve skutečnosti dokonce jen jedna - s aplikacemi ve třech druzích hardware.

[pc2005]

Tak třeba to, že stacked silicon čipy bude mít i Xilinx jsem si musel pod jednu z minulých HWN napsat sám... A to je IMO zajímavější aplikace (delaye mezi elementy v sekvenční logice) než prosté DRAM buňky.

[David Ježek]

Tohle je specifická aplikace, která má své jiným způsobem fungující ekvivalenty i u jiných výrobců. Nějakej lepší příklad?

[pc2005]

Je sice specifická, ale zajímavější než "hloupý" DRAM čip. V FPGA můžeš mít procesor (předvyrobený nebo vlastní) a v zásadě i to GPU (a který GPU je stacked silicon ). ... Nehledě na to, že o DRAM čipech píše každej a článek o jíných technologiích by IMO dělal abclinuxu víc exkluzivní.

[Josef Kufner]

A právě pro to, že je specifická, je i zajímavá. O takových věcech se moc nepíše a tím spíš je to hodno článku.

[Heron]

Pánové, přijde vám správné se obouvat do člověka, který píše o tom co zná a co ho třeba baví? Nebylo by místo kritiky "ty nepíšeš o všem a zejména ne o tom, co chci já" vhodnější motivovat někoho dalšího (třeba sebe), který bude psát o dalších oblastech hw? Nikdo nemůže znát všechno, nikoho to všechno ani nebaví. Nelze tedy kritizovat jednoho, že píše pouze o omezené oblasti, protože každý jeden autor by psal o omezené oblasti. Je tedy třeba hledat dalšího autora na jinou oblast. A nikoliv kritizovat někoho, kdo už píše. Kdyby psát přestal, nevycházelo by tu už vůbec nic.

[koudy]

+1 ... kritizovat umí každý :)

[Michal Kubeček]

Cituji:

Ale klidně bych se smířil i s tím, kdyby autor odpověděl, že jiné oblasti moc nesleduje, tak o nich nepíše.

Jenže to on neudělal, místo toho se snaží tvrdit, že tohle je jediná oblast, kde je o čem psát.

A vůbec, co to je za přístup, považovat hned slušně napsanou kritiku za nějaký výpad nebo útok a používat termíny jako "obouvat se"? Kde to, proboha, jsme? Za jednu ze zásadních výhod IT oboru (a zejména open source) jsem vždycky považoval to, že když se mi něco nelíbí nebo s něčím nesouhlasím, můžu to na rovinu napsat, aniž bych se musel obávat, že budu čelit výčitkám, že mám být rád, že autor vůbec něco píše, a co si to dovoluju kritizovat, jak píše. Opravdu nerad bych se dočkal toho, že i na ABCLinuxu se bude muset chodit kolem autorů po špičkách a dávat si pozor, abychom je náhodou nepopudili.

[Heron]

Přečetl jsem si svůj komentář ještě jednou a ani jednou jsem tam nenašel tvoje jméno

Jenže to on neudělal, místo toho se snaží tvrdit, že tohle je jediná oblast, kde je o čem psát.

Ano, autor to tak může vidět a má na to plné právo. Já také nebudu psát o určitých oblastech IT, protože je považuji za nedůležité až zbytečné. Někdo to může vidět jinak.

Za jednu ze zásadních výhod IT oboru (a zejména open source) jsem vždycky považoval to, že když se mi něco nelíbí nebo s něčím nesouhlasím, můžu to na rovinu napsat, aniž bych se musel obávat

Jenže tohle platí pro obě strany. Ty můžeš s klidem napsat svoji kritiku, jenže stejně tak musíš počítat, že někdo jiný (nebo třeba ten kritizovaný) napíše kritiku tvé kritiky.

Opravdu nerad bych se dočkal toho, že i na ABCLinuxu se bude muset chodit kolem autorů po špičkách a dávat si pozor, abychom je náhodou nepopudili.

Tohle můj komentář určitě neobsahoval. Ale nemůžu (no můžu, ale asi se to mine účinkem) někoho kritizovat za to, že píše o jiné oblasti, než by se hodilo mě. Každý si prostě píše o čem chce. A kdyby ten někdo psal o oblasti jemu zcela cizí, asi by to nebylo úplně přínosné.

[Michal Kubeček]

Jenže to on neudělal, místo toho se snaží tvrdit, že tohle je jediná oblast, kde je o čem psát.

Ano, autor to tak může vidět a má na to plné právo. Já také nebudu psát o určitých oblastech IT, protože je považuji za nedůležité až zbytečné.

Já mám třeba dost velkou mezeru mezi tím, o co se zajímám, a tím, co považuju za nedůležité nebo zbytečné. Nerozlišovat mezi "nezajímám se o to" a "je to nezajímavé (nebo dokonce nedůležité či zbytečné)" by mi připadalo jako projev určité nezdravé sebestřednosti.

[David Ježek]

já jsem zde nenapsal, že [o to] "se nezajímám", to zde uvedl Heron jako svoji domněnku. Moje argumentace je ve zcela jiném duchu, takže prosím nemíchat Heronovu obhajobu moji s komentáři mými. Děkuji .

[Heron]

To nebyla moje domněnka, to jsem psal o sobě (proto také ta věta začíná slovem "Já").

[Michal Kubeček]

já jsem zde nenapsal, že [o to] "se nezajímám"

Já vím že ne. Ale jak už jsem napsal, kdybyste to takhle přiznal, tak bych z toho sice radost neměl, ale jako důvod bych to bral.

Moje argumentace je ve zcela jiném duchu, takže prosím nemíchat Heronovu obhajobu moji s komentáři mými.

Nic nemíchám. V reakcích na vaše komentáře reaguji na to, co píšete vy, v reakcích na Heronovy na to, co píše on.

[Karel]

+1

Kritizovat dokaze i nase uklizecka. Jestli ma nekdo pocit, ze vi neco zajimaveho, at napise clanek.

[Jan Kundrát (jkt)]

Rika se, ze neco projde "křtem", ne "křestem".