HBM - Revolutionerande grafikminne med 512GB/s

Snabbsummering:
HBM är framtidens minnesteknik som ersätter GDDR5 på grafikkortsmarknaden. Med 60% högre minnesbandbredd och fyra gånger mer bandbredd per watt än i R9 290X levererar R9 Fury X hissnande minnesprestanda. De minimala minneskretsarna tar samtidigt upp 94% mindre yta och kan användas även till APU-kretsar. Enda nackdelen är begränsningen till 4 gigabyte minne som kvarstår till HBM 2.0 introduceras 2016.

Efter 7 år på marknaden börjar det bli dags för GDDR5-tekniken att lämna över stafettpinnen till nästa generations grafikminne. HBM, eller High Bandwidth Memory, byggs på höjden och utlovar mer än tre gånger mer prestanda per watt, på bara en bråkdel av kretsytan.

Att HBM-minne är på ingång är i sig ingen nyhet och vi har skrivit en hel del om tekniken tidigare, då främst i samband med rykten och läckor kring just AMD Fiji och Radeon R9 Fury X, men även Nvidias framtida Pascal-familj.

AMD har tidigare avslöjat att man har arbetat på HBM-tekniken under sju års tid i samarbete med Hynix – det vill säga att minnestypen har varit under utveckling sedan den nyvarande branschstandarden GDDR5 var purfärsk på marknaden. GDDR5 har legat i framkant med sin höga bandbredd under en lång tid, men i takt med att grafikkretsar och bussanslutningar blir snabbare och effektivare har tekniken visat tydliga gråa hår.

hbm_2

Det är helt enkelt svårt att fortsätta skala GDDR5 nämnvärt, inte minst med tanke på att de flesta aktörer redan pressar frekvenserna hos grafikminnet rejält och att minneskretsarna tar upp en avsevärd mängd utrymme på ett modernt grafikkort med 4 eller 6 gigabyte. Därtill skalar strömförbrukinngen hos GDDR5 inte linjärt, vilket gör minnet till en allt större energibov.

HBM – minne på höjden

HBM för med sig flera stora förändringar, där kanske den mest markanta utöver själva minnesarkitekturen är att grafikminnet och grafikkretsen inte längre sammanlänkas helt plant utan istället med en så kallad 2.5D-struktur, vilket i sin tur innebär att systemet blandar kretsar med 3D- och 2D-struktur. Men vad innebär det?

hbM_8

En 2D-krets är en traditionell krets som vi är vana att se dem, där kretsen byggs i ett lager och olika kretsar (exempelvis grafikprocessorn och minneskretsen) placeras bredvid varandra på ett plan. Det har fungerat bra hittills för att industrin ständigt har kunnat förfina sin tillverkningsteknik och på så sätt kunnat klämma in fler transistorer och därmed mer prestanda på samma yta. Men nu när vi står inför en marknad där det tar längre och längre tid att implementera ny tillverkningsteknik och prestandavinsterna från en sådan övergång blir allt mindre så behöver den totala kretsytan bli större och större.

hbm_6

En 3D-krets tacklar istället detta genom börja bygga på höjden och stapla kretsarna istället för att sätta dem bredvid varandra. Det är en lösning vi bland annat har börjat se på lagringsmarknaden, exempelvis med Samsungs 3D V-NAND, och som innebär att det går att klämma in betydligt mer lagring, minne eller prestanda på en given yta – du kan helt enkelt dubblera mängden transistorer genom att öka storleken marginellt på höjden och få mer yta över till annat.

hbm_5

En 2.5D-krets blandar dessa två tekniker, vilket är precis vad en grafikkrets tillsammans med HBM-minne kommer göra. Själva grafikkretsen byggs (än så länge) fortfarande plant, men HBM-minne kan staplas på höjden. Varje nytt lager i HBM-kretsen bidrar med mer bandbredd och högre kapacitet, och det går att ansluta flera staplar till en grafikkrets. HBM-minnet och grafikkretsen byggs sedan uppepå ett mellanlager som AMD kallar interposer, där anslutningar kan gå antingen rakt igenom materialet (TSV, eller through silicon vias) eller genom det i breddled (microbump).

Mer än tre gånger mer bandbredd per watt

AMD menar att det upplägget kommer föra med sig en rad fördelar gentemot GDDR5, varav vissa blir markanta. Till att börja med innebär staplingen att du kan få plats med samma minnesmängd som GDDR5 på 94 procent mindre yta, något som öppnar upp för att bygga betydligt mindre grafikkort och möjligheten att klämma in mer minne i exempelvis mini ITX-anpassade kort. Det för såklart även med sig uppenbara fördelar för eventuella kommande APU-kretsar och bärbara datorer där kretsyta ständigt är en bristvara.

hbm_4

Därtill ska skillnaderna i prestanda och energieffektivitet vara avsevärda – medan GDDR5-minne kan komma upp till ungefär 30 gigabyte per sekund via en 32-bits bussbredd per chip ska HBM klara väl över 100 gigabyte per sekund per stapel, där varje stapel får 1 gigabyte lagring och en 1 024-bits minnesbuss. Det innebär över 500 gigabyte per sekund för ett grafikkort med fyra staplar.

hbm_3

Den prestanaknuffen ska kunna åstadkommas med en bråkdel av klockfrekvensen hos GDDR5, där vi idag har för vana att se kretsar arbeta i 1 500 – 2 000 megahertz och en spänning på 1,5 volt. HBM ska klara av att pressa ut betydligt högre bandbredd med en frekvens på bara 500 megahertz och en spänning på 1,3 volt. Allt som allt menar AMD att vi kan vänta oss över tre gånger högre prestanda per watt från HBM, samtidigt som den lägre spänningen och basfrekvensen innebär stora möjligheter för överklockning.

Första generationen HBM begränsar Radeon Fury X till 4GB

En av få tydliga begränsningar med HBM är relaterat till den mängd grafikminne som kan levereras i ett smidigt format. Det är högst 1 gigabyte per stapel som gäller för första generationens HBM-minne och med ett mellanlager som endast stödjer fyra staplar minne blir effekten att Radeon R9 Fury X och första generationens Fiji-kretsar får nöja sig med 4 gigabyte grafikminne.

Detta är inte bara en oro för grafikkortens framtidsutsikter med allt jämt ökande ökande upplösningar och höga minneskrav. Det är även ett faktum som går stick i stäv med AMD:s marknadsföring av nya prestandakortet Radeon R9 390X där just dubbleringen av minnesmängden, från 4 till 8 gigabyte, är en av de stora nyheterna.

AMD hävdar envist att den massiva minnesbandbredden hos HBM, vilket i implementeringen på Radeon R9 Fury X levererar hela 512 gigabyte per sekund, ska uppväga den mindre minnesbufferten. Medan våra prestandatester kommer sätta detta på prov redan idag är det något som endast framtiden och utvecklingen inom spelbranschen kommer att ge svar på.

Förutom begänsningen i minnesmängd, vilket ska lösas med andra generationen av HBM-tekniken under nästa år, är vi smått lyriska över HBM. Minnestekniken känns som en mindre revolution för inte grafikkretsar utan även andra kraftfulla komponenter, med hissnande prestandapotential som samtidigt öppnar dörren för nya kompakta formfaktorer. Vilket för oss vidare till Radeon R9 Fury X.

Annons

12
Leave a Reply

Please Login to comment
12 Comment threads
0 Thread replies
0 Followers
 
Most reacted comment
Hottest comment thread
7 Comment authors
S0urcerr0RMarquzzMorkulmetalmuminflopper Recent comment authors
  Subscribe  
senaste äldsta flest röster
Notifiera vid
flopper
Medlem
flopper

drivrutiner?
verkar lite omogna än

flopper
Medlem
flopper

[quote name=”Anton Karmehed”][quote name=”flopper”]drivrutiner?
verkar lite omogna än[/quote]
Ja det är dem Flopper. Vi har haft problem med vissa titlar, bland annat CoD Advanced Warfare samt Far Cry 4 som vägrat fungera med varken R9 300-serien eller Fury. I övrigt har det fungerat rätt bra men smärtfritt har det inte varit nej. :)[/quote]

Nåt om volt upplåsning etc..?
eller blir det med 14 Juli Fury?

Per Lunqvist
Gäst
Per Lunqvist

Hoppades på att det skulle vara det ultimata FPS-kortet i 1080p på en 144hz skärm.Ärligt talat känns det som en flopp, AMD behöver köpa marknadsandelar och ett kort som presterar generellt sämre än 980ti till samma pris är en flopp.Hade de lanserat kortet för 5k hade kortet varit det bästa sen 4850 som piskade skiten ur Nvidias ockerpriser. Vissa tester känns väldigt skumma med konstiga resultat och även om de skulle få ut 10% till så är skadan redan skedd.Känns lite bulldozer över hela lanseringen, hypade skit som inte presterade till fel pris. Var sugen, blir att vänta på nästa… Läs hela »

Morkul
Medlem
Morkul

Först av allt, Riktigt bra jobb NH! Skulle vara roligt att se lite fler spel som har använder många högupplösta texturer samtidigt i 3840*2160, trots allt dit spelvärlden håller på att gå. Till alla de som dissa mig hårt när jag sade att Fury X skulle gå att maxxa, alltså klocka till 500W bör läsa detta noga: http://www.tomshardware.com/reviews/amd-radeon-r9-fury-x,4196-7.html AMD satte på en kylare som skulle klara 500W och jag är fortfarande övertygad av att man slänger inte ut pengar på sådant om det inte skulle visa sig att det finns användning för det. Tomshardware mäter ju uppenbarligen upp toppar på… Läs hela »

flopper
Medlem
flopper

windows 10 snart dags att bencha igen 🙂

och bra recension förresten:)

metalmumin
Gäst

För en GPU som är så pass stor och har fler transistorer än GM200 är detta ett stjärnskott. Gnuggar händerna inför DX12 benchmarks 😀

Fint att ni lät AMD kommentera kring pumpljudet – imponerande journalism!

Morkul
Medlem
Morkul

Efter att ha last igenom denna recension lite mer noggrant, samt par andra så hoppas jag nu på lite priskrig mellan Fury X och GTX 980 TI. För min personliga smak så kommer det slutändan i slutändan hänga på priset men skulle det bli samma prisbild så kommer det bli den klumpiga kyllösningen som blir en nackdel.

Hoppas på att det kommer bättre och kanske billigare lösningar inom kort.

Marquzz
Medlem
Marquzz

Jag undrar vad det är som begränsar i de lägre upplösningarna? I vissa titlar ligger det ju långt efter i 1080p. Ok att det kommer ikapp i 4K, men det känns fortfarande som om 4K är lite för tungt att driva med ett ensamt kort, i alla fall om man tittar på snitt-fps:en i graferna. Men den subjeltiva känslan kanske är annorlunda, Anton? Det hade varit grymt intressant att se en duell mellan 980Ti SLI och Fury X xfire i 4K. Kanske kommer Fury X ikapp mer då. Dessutom så skulle minnesmängden kanske påverka också. Tror att ett mycket intressantare… Läs hela »

Marquzz
Medlem
Marquzz

[quote name=”Anton Karmehed”]
Radeon R9 Fury X är utan tvivel det mest kompakta grafikkortsflaggskepp vi testat någonsin på NordicHardware
[/quote]

Nåja, nu ska vi inte ta i här, nog testade ni säkerligen både Radeon 9×00 samt X8xx då det begav sig, även dessa små flaggskeppskort 😉

S0urcerr0R
Medlem
S0urcerr0R

Galet najs recension! Måste helt klart vara en av nätets mest utförliga och jag gillade starkt att ni gick in på andra scenarion än bara spel (..tex Arkitekturkuriosa och HEVC stöd). Det enda som ni missade (vilket alla andra sajter också missat i sina recensioner av detta kort) är huruvida det har Mantle-stöd.Faktum är att den aspekten egentligen är ointressant för dom flesta, eftersom det kommer bli Abandonware och DX12 is the shit, men sen finns det kanske en skara som vill spela BF4 med detta, eller Mantle demos …eftersom DX12 inte stöds för dessa titlar.Är dessutom intressant att just… Läs hela »