Войти
Вырезать графическую карту, которая использует память с высокой пропускной способностью. См. сквозные переходные отверстия (TSV). Тип памяти, используемый в процессорах, которым требуется высокоскоростная память Память с высокой пропускной способностью (HBM ) - это высокоскоростной компьютерная память интерфейс для 3D-stacked SDRAM от Samsung, AMD и SK Хайникс. Он используется вместе с высокопроизводительными графическими ускорителями, сетевыми устройствами и некоторыми суперкомпьютерами. (Например, NEC SX-Aurora TSUBASA и Fujitsu A64FX ) Первый чип памяти HBM был произведен SK Hynix в 2013 году, а первыми устройствами, использующими HBM, были графические процессоры AMD Fiji. в 2015 году.
Память с высокой пропускной способностью была принята JEDEC в качестве отраслевого стандарта в октябре 2013 года. Второе поколение, HBM2, было принято JEDEC в январе 2016 года.
HBM обеспечивает более высокую пропускную способность при меньшем потреблении энергии и значительно меньшем форм-факторе, чем DDR4 или GDDR5. Это достигается за счет наложения до восьми кристаллов DRAM (таким образом, трехмерной интегральной схемы ), включая дополнительный базовый кристалл (часто кремний переходник ) с контроллером памяти, которые связаны между собой переходными отверстиями через кремниевые переходники (TSV) и микровыступами. Технология HBM аналогична в принципе, но несовместима с интерфейсом Hybrid Memory Cube, разработанным Micron Technology..
Шина памяти HBM очень широка по сравнению с другими модулями памяти DRAM, такими как DDR4 или GDDR5. Стек HBM из четырех кристаллов DRAM (4-Hi) имеет два 128-битных канала на кристалл, всего 8 каналов и ширину 1024 бит в целом. Следовательно, графическая карта / графический процессор с четырьмя стеками 4-Hi HBM будет иметь шину памяти с шириной 4096 бит. Для сравнения, ширина шины памяти GDDR составляет 32 бита с 16 каналами для графической карты с 512-битным интерфейсом памяти. HBM поддерживает до 4 ГБ на пакет.
Большее количество подключений к памяти по сравнению с DDR4 или GDDR5 потребовало нового метода подключения памяти HBM к графическому процессору (или другому процессору). AMD и Nvidia использовали специальные кремниевые микросхемы, называемые переходниками, для соединения памяти и графического процессора. Этот промежуточный преобразователь имеет дополнительное преимущество, состоящее в том, что память и процессор должны быть физически близко друг к другу, что сокращает пути к памяти. Однако, поскольку изготовление полупроводникового устройства значительно дороже, чем изготовление печатной платы, это увеличивает стоимость конечного продукта.
DRAM HBM тесно связан с вычислительным кристаллом хоста с помощью распределенного интерфейса. Интерфейс разделен на независимые каналы. Каналы полностью независимы друг от друга и не обязательно синхронны друг с другом. HBM DRAM использует архитектуру с широким интерфейсом для достижения высокоскоростной работы с низким энергопотреблением. HBM DRAM использует 500 МГц дифференциальную тактовую частоту CK_t / CK_c (где суффикс «_t» обозначает «истинный» или «положительный» компонент дифференциальной пары, а «_c» обозначает « комплементарный). Команды регистрируются на переднем фронте CK_t, CK_c. Каждый интерфейс канала поддерживает 128-битную шину данных, работающую с удвоенной скоростью передачи данных (DDR). HBM поддерживает скорость передачи 1 ГТ / с на вывод (передача 1 бит), что дает общую пропускную способность корпуса 128 ГБ / с.
Второе поколение памяти с высокой пропускной способностью HBM2 также определяет до восьми матриц на стек и удваивает скорость передачи выводов до 2 GT / s. Сохраняя доступ шириной 1024 бита, HBM2 может обеспечить пропускную способность памяти 256 ГБ / с на пакет. Спецификация HBM2 допускает до 8 ГБ на пакет. По прогнозам, HBM2 будет особенно полезен для потребительских приложений, чувствительных к производительности, таких как виртуальная реальность.
19 января 2016 года Samsung объявила о начале массового производства HBM2 с объемом до 8 ГБ на стек.. SK Hynix также объявила о доступности стеков по 4 ГБ в августе 2016 года.
В конце 2018 года JEDEC анонсировала обновление спецификации HBM2, предусматривающее увеличение пропускной способности и емкости. В официальной спецификации теперь поддерживается до 307 ГБ / с на стек (эффективная скорость передачи данных 2,5 Тбит / с), хотя продукты, работающие с такой скоростью, уже были доступны. Кроме того, в обновлении была добавлена поддержка стеков 12 ‑ Hi (12 матриц), что позволило увеличить емкость до 24 ГБ на стек.
20 марта 2019 г. Samsung анонсировала выпуск Flashbolt HBM2E с восемью матрицами на стопку, скоростью передачи 3,2 ГТ / с, что обеспечивает в общей сложности 16 Гбайт и 410 Гбайт / с на стек.
12 августа 2019 года SK Hynix анонсировали свой HBM2E с восемью матрицами на стек и скоростью передачи 3,6 ГТ / с, обеспечивая в общей сложности 16 ГБ и 460 ГБ / с на стек. 2 июля 2020 года SK Hynix объявил о начале массового производства.
В конце 2020 года Micron объявил, что стандарт HBM2E будет обновлен, а также представила следующий стандарт, известный как HBMnext. Первоначально предложенный как HBM3, это большой скачок поколений от HBM2 и замена HBM2E. Эта новая VRAM появится на рынке в четвертом квартале 2022 года. Скорее всего, она представит новую архитектуру, как следует из названия.
Хотя архитектура может быть пересмотрена, утечки указывают на то, что производительность будет аналогична производительности обновленного стандарта HBM2E. Эта оперативная память, вероятно, будет использоваться в основном в центрах обработки данных графических процессорах.
Многослойная память изначально была коммерциализирована в отрасли флэш-памяти.. Toshiba представила микросхему памяти NAND flash с восемью сложенными матрицами в апреле 2007 года, а в сентябре 2007 года компания Hynix Semiconductor представила микросхему флэш-памяти NAND с 24 вставленными матрицами.
3D-стекированная память с произвольным доступом (RAM) с использованием технологии через кристалл через (TSV) была коммерциализирована компанией Elpida Memory, которая разработали первый чип 8 GB DRAM (укомплектованный четырьмя кристаллами DDR3 SDRAM ) в сентябре 2009 г. и выпустили его в июне 2011 г. В 2011 г. SK Hynix представила память DDR3 объемом 16 ГБ (40 нм класс) с использованием технологии TSV, Samsung Electronics представила трехмерный стек DDR3 объемом 32 ГБ (30 нм класс) на основе TSV в сентябре, а затем Samsung и Micron Technology анонсировали технологию Hybrid Memory Cube (HMC) на основе TSV в октябре.
AMD Fiji, первый графический процессор, использующий HBM Разработка памяти с высокой пропускной способностью началась в AMD в 2008 году для решения проблемы постоянно растущей мощности использование и форм-фактор компьютерной памяти. В течение следующих нескольких лет AMD совместно с командой, возглавляемой старшим научным сотрудником AMD Брайаном Блэком, разработала процедуры для решения проблем с укладкой кристаллов. Чтобы помочь AMD реализовать свое видение HBM, они привлекли партнеров из отрасли памяти, в частности корейскую компанию SK Hynix, которая ранее имела опыт работы с памятью с трехмерным стеком, а также партнеров из Interposer промышленность (тайваньская компания UMC ) и упаковка промышленность (Amkor Technology и ASE ).
Разработка HBM была завершена в 2013 году, когда SK Hynix построила первый чип памяти HBM. HBM был принят в качестве промышленного стандарта JESD235 компанией JEDEC в октябре 2013 года по предложению AMD и SK Hynix в 2010 году. Производство в больших объемах началось на предприятии Hynix в Ичхон, Южная Корея, в 2015 году.
Первым графическим процессором, использующим HBM, был AMD Fiji, выпущенный в июне 2015 года для AMD Radeon R9 Fury X.
В январе 2016 года, Samsung Electronics начала массовое производство HBM2. В том же месяце HBM2 был принят JEDEC в качестве стандартного JESD235a. Первым графическим процессором, использующим HBM2, является Nvidia Tesla P. 100, о котором было официально объявлено в апреле 2016 года.
На Hot Chips в августе 2016 года и Samsung, и Hynix анонсировали технологии памяти HBM следующего поколения. Обе компании анонсировали высокопроизводительные продукты, которые, как ожидается, будут иметь повышенную плотность, увеличенную пропускную способность и более низкое энергопотребление. Samsung также анонсировала разработку более дешевой версии HBM, ориентированной на массовые рынки. Удаление буферного кристалла и уменьшение количества TSV снижает стоимость, хотя и за счет уменьшения общей пропускной способности (200 ГБ / с).
