HW novinky: revoluce v pamětech pro GPU přichází

28. 11. 2014 | David Ježek | Hardware | 3188×

Paměťové čipy typu HBM (High Bandwidth Memory), společné dílo JEDECu, AMD a Hynixu, jde do výroby. Na grafikách se objeví již s příští generací Radeonu R9 390X a konečně tak pošle do … úzké hrdlo nízké paměťové propustnosti.

Obsah

• Paměti HBM ve výrobě
• Hynix vyrábí 8GHz čipy GDDR5
• VIA má licenci na x86 až do roku 2018
• AMD končí s čipsety, outsourcuje je na ASMedia

Paměti HBM ve výrobě

Ze tří firem uvedených v perexu tohoto dílu plynou jasná fakta: standard HBM, který je v podstatě vrstvením více DRAM v jednom pouzdře, efektivně tak dávající daleko širší paměťovou sběrnici (což v důsledku vede v násobě vyšší paměťovou propustnost při stejném taktu), je vyvíjen pod hlavičkou organizace JEDEC, která spravuje standard DRAM. Výrobu prvních čipů zajistí Hynix, a to právě pro AMD a její grafické karty.

AMD je s propustností DRAM pamětí dlouhodobě nespokojena. Byla to ona, kdo kdysi dávno zkoušel 512bitovou paměťovou sběrnici, kdo jako první nasadil DDR4 i GDDR5 a kdo se snažil posouvat takty až za hranici rozumného (to poslední v (před)poslední generaci převzala Nvidia). Ale stále je to málo. Jak víme, tak už aktuální generace GPU by mohly dávat vyšší výkon, kdyby bylo možné je párovat s rozumně výkonnými paměťovými čipy, ale ani ty nejrychlejší GDDR5 nejsou dost. Pokud by se měly zkonfigurovat tak, aby dostačovaly, tak by buď stály příliš (a prodražovaly grafickou kartu), nebo příliš hřály, anebo by nebyla rentabilní jejich výroba jako taková - ostatně k tomuto tématu se váže hned další novinka v tomto článku.

Řešení je tak stejné jako v případě flash čipů: bude se vrstvit. Čím víc, tím líp. Právě díky vrstvení se můžeme od Radeonu R9 290X s 512bitovou paměťovou sběrnicí posunout k chystanému „Radeonu R9 390X“ s 4096bitovou paměťovou sběrnicí. Hynix již dokončil vývoj výrobních technologií, a tak nyní již neběží jen nějaká zkušební výroba rizikové série, ale nabíhá plnohodnotná sériová výroba. Hynix nyní bude vyrábět čipy do zásoby, aby jich na rozjezd se vší parádou bylo dost. Do distribuce půjdou čipy po Novém roce a otázkou tedy zůstává, kdy konkrétně je uvidíme na chystaných Radeonech řady R9 300 a případně které jiné produkty je využijí (AMD může mít nějakou počáteční exkluzivitu).

HBM tak nejsou nějakým pokračováním GDDR5, nejsou to žádné „GDDR6“. Oproti GDDR5 ale nabídnou v této první generaci zhruba o 40 % nižší spotřebu a zhruba o 65 % vyšší výkon - nemůžeme pochopitelně čekat, že by HBM běhaly od prvního dne na 7 GHz jako GDDR5 nyní. Výhodou HBM je nižší napájecí napětí na hodnotě 1,2 V (GGDR5 používají 1,5 V).

Hynix vyrábí 8GHz čipy GDDR5

A ještě jednu důležitou novinku tu máme. Zůstaneme u Hynixu a dopovíme se to, jak to hodlá Nvidia udělat bez nasazení HBM u aktuální, resp. příští, z aktuální generace odvozených GPU. Nvidia ještě nějakou chvíli setrvá u standardu GDDR5, kde již nějakou dobu využívá dosud nejrychlejší 7GHz čipy. Hynix nyní činí oficiálním to, co se již dříve využívalo: u těchto čipů zvedá napětí z 1,5 na 1,55 V a efektivní takt ze 7 na 8 GHz (konkrétně řešeno z 1,75 GHz za 2,0 GHz). Touto cestou je schopen Nvidii nabídnout ~14,3% nárůst propustnosti paměťového subsystému, což, pokud si vezmeme jako výchozí model GeForce GTX Titan Black s jedho 384bitovou paměťovou sběrnicí, znamená nárůst z 336,4 na 384,5 GB/s. To je sice stále málo v porovnání s tím, co mohou nabídnou HBM, ale stále lepší než nic.

Mimochodem, již aktuální Radeon R9 290X s 512bitovou paměťovou sběrnicí využívající GDDR5 čipy na efektivním taktu 5,0 GHz využívá propustnost 320 GB/s - kdyby se na tuto kartu osadily 8GHz čipy, bylo by to 512 GB/s (což je mimochodem kombinace, kterou Nvidia také může u některého z budoucích GPU využít). Radeon R9 390X s 4096bit HBM má mít paměti s propustností 640 GB/s (neoficiálně), tedy o dvě třetiny vyšší než budoucí GeForce s 8GHz pamětmi.

Je ale zajímavé sledovat, jak ač jdou oba výrobci odlišnou cestou, dosahují přibližně srovnatelných výsledků co do výkonu svých hi-end grafik. Jestli na tom něco změní rozkol mezi 8GHz GDDR5 a HBM, těžko v tuto chvíli říci, nicméně se domnívám, že nikoli. Stále je zde kupříkladu ve většině her úzké hrdlo v podobě neefektivního rozhraní DirectX 11.x a ač se AMD s Mantle snaží sebevíc, do příchodu a plné adopce DirectX 12 trhem herních studií se toho moc nezmění.

VIA má licenci na x86 až do roku 2018

Licence na x86 architekturu je stále cennou komoditou, a tak si ji VIA opět prodloužila. Jakkoli je její podíl na trhu mizivý, stále se v daném segmentu její produkty dobře prodávají. Navíc Intel už dávno není tak super-ortodoxní v tom, komu umožní výrobu x86 procesorů realizovat, viz minulé oznámení o dvou čínských výrobcích, které převedl z ARMu na „víru pravou“.

AMD končí s čipsety, outsourcuje je na ASMedia

O tomhle jsme si psali před pár měsíci. Nyní je to oficiální. AMD končí s čipsety, jejich tvorbu pro ni bude realizovat jeho tradiční partner na poli řadičů, firma ASMedia. Otázkou je, zdali též technologický vývoj, to zatím není jasné, byť DigiTimes tvrdí, že obojí.

Nutno ale na tomto místě podotknout, že toto oznámení nemá zdaleka takovou váhu jako kupříkladu před 12 lety. V dobách dávných byly součástí čipsetů věci jako řadiče sběrnic, pamětí, mnohých rozhraní. Většina tohoto se již před lety začala přesouvat do CPU a AMD umí daleko více. Jak ukazuje kupříkladu rodina produktů Kabini (x86 APU, které lze koupit i v desktopové verzi), do CPU umí přesunout vše, tedy realizovat x86 SoC.

Současné čipsety tak typicky nejsou primárním řadičem sběrnice PCI Express (linky vedou z CPU do „čipsetu“ a prvního PCI Express slotu pro grafickou kartu, ani řadičem DRAM pamětí (to již notnou dobu obstarávají CPU napřímo). Mnohdy je z CPU, resp. jeho části GPU, rovnou vyvedeno vše potřebné včetně grafických výstupů a mnoho dalšího. Čipset tak dnes spíše hraje roli řadiče pro úložiště SATA a periferie navěšené primárně na USB rozhraní, případně na FireWire, COM/LPT atd.

Otázkou je, co bude pro AMD do budoucna. Firma totiž dosud neuvedla čipset s podporou PCI Express 3.0 (ve smyslu přepínačů na desce, které budou rozdělovat linky z CPU či je multiplikovat) či na deskách běžnou implementací M.2, SATA Express apod. Podle DigiTimes má ASMedia pro AMD zajišťovat kompletní R&D, tedy výzkum i vývoj. Výrobu si možná AMD zajistí přeci jen sama, ale to může záviset od toho, jaké kontrakty si pro daný výrobní proces umí ve srovnání s ASMedia zajistit (čipsety jsou obvykle vyráběny starším procesem než nejnovější CPU či GPU, protože u nich není potřeba hnát se za nejdražší dostupnou technologií).

       

Komentáře

[xxx]

posledniiiiii

[Petr Ježek]

Tak dlouho AMD provokuje, až se to podaří :) No, po pravdě, těším se na výrazně nižší taktování. Ten, kdo pamatuje frekvence Motoroly v Amize, tak ví, o čem je řeč.

[j]

Obavam se, ze takhle to nefunguje ....

A autor clanecku to mozna taky nepochopil uplne spravne. Pameti na grafice jsou externi chipy. Ty komunikuji s GPU po nejak siroke sbernici. Jeji rozsireni = velky narust ceny, protoze je treba dalsi vrstvy plosneho spoje. Tzn, zadna 4k sbernice.

Co mozne je, je dat vice pameti do pouzdra, a vytahnout ji "do prostoru" (normalni ramka je vpodstatne ciste plosna matice). Pak lze vyuzit posunu taktovani - DRAM (coz je dnes nejpouzivanejsi typ pameti) neni schopna dodavat data s kazdym cyklem - tzv CL a dalsi parametry. Pokud by se takto spojily dva chipy, da se CL (teoreticky) snizit na polovinu. To zaroven (teoreticky) zvedne rychlost az na dvojnasobek.

Pochopitelne to prozmenu znamena, ze se pamet bude hur chladit, tudiz je treba snizit kmitocet, coz nam z toho teoretickeho dvojnasobku udela trebas 30% mozna 50%.

Navic pocet takovych vrstev bude pomerne omezen, osobne si myslim, ze tak na max 4. Tzn hypoteticky se bavime o 4nasobnem zrychleni, prakticky spis tak nekde lehce pres dvojnasobek. Navic to ukazuje (stejne jako u CPU) ze zkratka "koncime", nebot sme narazili na fyzikalni hranice. Neni kam dal zmensovat, takze se zvysuje mnoztvi.

BTW: Kdo si pamatuje prohlaseni Intelu, ze do 5ti let budou mit 10GHz CPU?

[nyan]

Ty komunikuji s GPU po nejak siroke sbernici. Jeji rozsireni = velky narust ceny, protoze je treba dalsi vrstvy plosneho spoje.

Vrstvy plosneho spoje jsou jen cast problemu - zkuste nacpat 4k sbernici na obvod cipu...

Ale k veci... vas comment (a clanek taky) sice plati pro stacking u DDR, ale vubec nevysvetluje jednu drobnost - jak z vrstveni cipu vyplyva ta 4k sbernice...

Jak autor, tak vy, jste minuli drobnej, ale podstatnej detail - HBM neni o vrstveni pameti, to je ta mene dulezita cast. Ta podstatna drobnost je silikonovej "interposer", kterym se realizuje 4kbit sbernice. Klidne si to vygooglite - je to kus silikonu na kterem "sedi" jak pameti tak gpu/cpu, a pres nej jsou spojeny. Totizto udelat 4k sbernici soucasnym zpusobem dost dobre nejde - jak spravne pisete. Kdyby to slo, uz davno by vyrobci gpu delali karty s treba 64x 64MB pamet. cipy misto 4-8 velkych.

To vrstveni pameti je tam nejspis z toho duvodu ze ten interposer ma limitovanou velikost, tj nejde na nej nacpat 8 cipu + gpu, proto min cipu a vic vrstev.

[Jendа]

Pameti na grafice jsou externi chipy. Ty komunikuji s GPU po nejak siroke sbernici. Jeji rozsireni = velky narust ceny, protoze je treba dalsi vrstvy plosneho spoje. Tzn, zadna 4k sbernice.

Hmm, proč to nemůže být on-die nebo alespoň v jednom pouzdře?

[j]

A jak bys to vyrabel/chladil? Proc myslis, ze v CPU neni RAM? Respektive je ji tam jen minimum? Velikost jednono chipu je pomerne omezena a to predevsim casovanim/zpozdenim. Kdybys udelal chip 10x10 cm, coz by teoreticky slo, tak to prakticky nebude fungovat. Nadto to nijak neuchladis (nijak konvencne, slo by to ponorit do kapaliny).

Navic je to velice neefektivni, vyrabet 10 typu podle velikosti RAM je ekonomickej nesmysl, uplne stejne, jako vyrabet jeden typ s rekneme 64GB a pak casti pameti vypinat, abys to moh prodat jako horsi model.

[Jendа]

Velikost jednono chipu je pomerne omezena a to predevsim casovanim/zpozdenim.

Zatímco když je RAMka ve slotu 20 cm vedle, tak tam zpoždění není?

Nadto to nijak neuchladis

Já mám teda doteď v počítačích RAMky bez chladiče, prostě jen tak čip na desce.