أول بطاقات ذاكرة ذات نطاق ترددي عالٍ من AMD ستظهر في غضون أشهر قليلة

تم تصميم نوع جديد من الذاكرة لتوفير المزيد من مكاسب الأداء.

وفقًا لشركة AMD نفسها ، حددت الشركة لسنوات أنواعًا جديدة من الذاكرة لمسرعات الرسومات ، وما زالت بقية الصناعة تلحق بالركب. أعطى هذا منتجات AMD ميزة تنافسية ، على سبيل المثال ، في ذلك الوقت ، زود الابتكار على شكل GDDR5 Radeon HD 4870 بالريادة في الأداء. ونتيجة لذلك ، أصبح GDDR5 هو المعيار ، ولكن مرت سبع سنوات منذ ظهوره الأول ، ولم تحدث تغييرات جديدة بشكل أساسي. الاختراق التالي هو توفير معيار ذاكرة النطاق الترددي العالي. يمكن أن يأتي أول مسرع فيديو يعتمد عليه في غضون بضعة أشهر.

بدأ العمل على HBM قبل سبع سنوات ، أي في نفس الوقت تقريبًا الذي كانت فيه GDDR5 جاهزة تمامًا. يقول جو ماكري ، موظف AMD ، إن نفس المهندسين عملوا على التكنولوجيا. حتى ذلك الحين ، بدأوا في القلق بشأن الاعتماد المتزايد على قوة الحوسبة الإجمالية لأجهزة الكمبيوتر الشخصية على الذاكرة ، وبدأوا في الشك في أن استهلاك الطاقة سيصبح رادعًا تدريجيًا.



يتم الآن ضغط كل شيء من GDDR5. للحصول على عرض نطاق ترددي إضافي ، يجب عليك إضافة رقائق وقنوات إضافية تستهلك مساحة اللوحة والطاقة. كل شيء له حدوده ، وأحدث بطاقات الفيديو تظهره من خلال واجهات 512 بت. يتوقف التسارع المعتاد لـ GDDR5 عن العمل - بدأت سامسونج هذا العام بإنتاج شرائح بسرعة 8 جيجابت / ثانية ، وهو تحسن بنسبة 14٪ فقط عن الحد الأقصى السابق (7 جيجابت / ثانية). بدأت AMD بالفعل في مواجهة مشاكل مع زيادة التسارع ، لأن زيادة التردد تعني زيادة حادة في استهلاك الطاقة.



أحد الحلول لهذه المشكلة هو ما كان يفعله المصنعون على مدار العقدين الماضيين لخفض التكلفة والطاقة وزيادة الإنتاجية: التكامل. على سبيل المثال ، تضمنت المعالجات المركزية الكثير من العناصر ، من المعالجات الرياضية إلى وحدات التحكم في الذاكرة ، وفي كل حالة كانت هناك إيجابيات. لكن الجمع بين الذاكرة ووحدات معالجة الرسومات ليس بهذه السهولة ، كما يوضح ماكري. تختلف عمليات إنتاجها بشكل كبير لدرجة أن دمجها على شريحة واحدة أصبح مكلفًا للغاية. الحل هو وضع الذاكرة بالقرب من وحدة معالجة الرسومات ، ولكن على شريحة منفصلة. يتضمن HBM وضع طبقات متعددة في تكوين ثلاثي الأبعاد (أو ، بشكل أدق ، 2.5D).







يتكون HBM من ثلاثة أجزاء رئيسية: هي الشريحة الرئيسية (وحدة المعالجة المركزية أو وحدة معالجة الرسومات أو النظام على شريحة) ، وعمود ذاكرة واحد أو أكثر وطبقة السليكون التي تقع عليها - المتدخل (وسيط). Interposer عبارة عن شريحة سليكون عادية ، يتم تصنيعها حاليًا باستخدام تقنية المعالجة القديمة 65 نانومتر. وأوضح ماكري أن دور الوسيط سلبي تمامًا ، وليس له عناصر نشطة ، حيث أن مهمته الوحيدة هي توصيل المسارات بين الذاكرة والمعالج كهربائيًا. نظرًا لأنها شريحة من السيليكون ، يمكنها توصيل عناصر أكثر بكثير من اللوحة العادية. هو الوسيط هو التفاصيل الرئيسية لذاكرة النطاق الترددي العالي. هناك عناصر تقليدية أخرى تحت المتداخل ، لكن مهمتها هي التبادل مع ناقل PCI Express ، الإخراج إلى الشاشات والواجهات الأخرى.تتم جميع الاتصالات بين معالج الفيديو والذاكرة باستخدام وسيط.



المتدخل ذو فائدة كبيرة ، ولكن هناك ميزة جديدة مهمة أخرى هي الذاكرة الطبقية. مكدسة أربع طبقات من الذاكرة الفعلية على طبقة التحكم المنطقي. ترتبط خمس طبقات ببعضها البعض باستخدام الروابط في ركيزة السيليكون (TSV). وفقًا لماكري ، فإن هذه الطبقات رقيقة جدًا ، ويبلغ سمكها حوالي 100 ميكرومتر. إذا أخذت واحدة في يدك ، فسوف ينحني ويلوح مثل الورق.

وتحتوي كل طبقة من طبقات التخزين هذه على نوع جديد من الذاكرة ، تم إنشاؤه خصيصًا لظروف العمل في HBM. تستخدم الذاكرة جهدًا منخفضًا نسبيًا - 1.3 فولت (GDDR5 لديها 1.5) ، وترددات تشغيل أقل (500 ميجاهرتز بدلاً من 1750) ولها عرض نطاق ترددي أقل (1 جيجابايت / ثانية بدلاً من 7). كل هذا يقابله واجهة واسعة جدًا. في تنفيذ HBM الأول ، تتصل كل طبقة ذاكرة على قناتين 128 بت ، أي أن كل رصة لديها ناقل 1024 بت. والنتيجة هي ذاكرة 4096 بت ضخمة مع عرض النطاق الترددي من حوالي 128 جيجابايت / ثانية.



لم تظهر ذاكرة النطاق الترددي العالي من البداية. في عام 2011 ، أعلنت AMD عن خطط للشراكة مع الشركة المصنعة للذاكرة Hynix (الآن SK Hynix) لتطوير وتنفيذ معيار الذاكرة من الجيل التالي. قامت AMD بإنشاء اتصالات ، ووسيط ، ونوع جديد من الذاكرة. تنتج Hynix ذاكرة ، وتم إنشاء العينات الأولى من المتداخل في مرافق شركة United Microelectronics Corporation. تمت الموافقة على المعيار الجديد بالفعل من قبل الذاكرة التنظيمية للصناعة JEDEC. وهذا يعني أنه يمكن دعم ذاكرة النطاق الترددي العالي على نطاق واسع من قبل العديد من الشركات. مع بعض التأخير ، وقعت HBM أيضًا في خطط نفيديا.



حتى الجيل الأول من تطبيق ذاكرة النطاق الترددي العالي لديه عدد من المزايا على GDDR5 ، وهذا ليس فقط ذروة عرض النطاق الترددي. وفقًا لـ Macri ، يسمح لك GDDR5 بنقل 10.66 جيجابايت / ثانية لكل واط ، ومع HBM يكون هذا الرقم 35. تعتبر كفاءة الطاقة في الذاكرة مؤشرًا مهمًا ، لأن R9 290X ينفق 15-20 ٪ من الطاقة على الذاكرة. سيؤدي التبديل إلى HBM إلى خفض هذا المؤشر بأكثر من مرتين.



الذاكرة ليست فقط أكثر كفاءة في استخدام الطاقة ، ولكنها مدمجة. يتطلب الجيجابايت في HBM مساحة 35 مم² ، وأربع شرائح GDDR5 من نفس الحجم تشغل مساحة 672 مم² من اللوحة. لذلك ، ستسمح HBM بإنشاء أجهزة أكثر إحكاما. يتم تنظيم الوسيط بكفاءة عالية ، مما يقلل من الحجم البلوري العام. من الممكن أيضًا تحسين تدفق البيانات داخل بطاقة الرسومات. إجمالاً ، مطلوب مساحة أقل مرتين تقريبًا من اللوحة ، وهذا سوف يبسط بناء البطاقات مع معالجين للفيديو. إن ذاكرة حقبة ما بعد GDDR لن تغير مسرعات الفيديو فحسب ، بل أيضًا وحدات APU. تعد المزيد من القنوات بوقت وصول عشوائي أقل. يعني نظام تسجيل الوقت المبسط والتغييرات الطفيفة الأخرى انخفاضًا محتملاً في وقت الاستجابة. يتوقع ماكري أن تخترق HBM العديد من المجالات في سوق الكمبيوتر.





يحتوي الجيل الأول من تطبيق HBM على ناقص مهم: يمكن أن يصل إجمالي حجم الذاكرة إلى 4 غيغابايت فقط. هذا قليل ، إذا تذكرت أن Titan X يحتوي على ثلاثة أضعاف الذاكرة ، و 12 غيغابايت من الذاكرة ، والجيل الحالي R9 290X لديه نفس 4 غيغابايت. حتى الحدود الرئيسية يسهل تحقيقها بدقة 4K. لكن ماكري يدعي أن AMD ستتعامل بطريقة ما مع هذا القيد. في رأيه ، فإن بطاقات الفيديو للجيل الحالي لا تتعامل مع الذاكرة بكفاءة عالية. نمت أحجام الذاكرة بسرعة ، لذلك في AMD حتى تلك اللحظة لم يفكروا كثيرًا في استخدامها.

لدى HBM أيضًا مشاكل "طفولة" أخرى. على سبيل المثال ، يتزايد حجم رقائق معالج الفيديو ، ويجب أن يكون المتدخل أكبر ، ويمكن أن تصل تكلفة إنتاجه إلى قيم عالية بشكل محظور. سيعني الحجم الصغير لـ HBM مشاكل التبريد التي كانت موجودة بالفعل في بعض الحالات المبكرة للطراز R9 290X. وفقًا لماكري ، على الرغم من أن الرسوم التوضيحية تشير إلى خلاف ذلك ، فإن حزم الذاكرة هي تقريبًا نفس ارتفاع معالج الفيديو ، لذلك فهي تزيد من المساحة الإجمالية لتبديد الحرارة. وأخيرًا ، يجب على التكنولوجيا الجديدة أن تؤتي ثمارها ، ولهذا يجب إنتاج وبيع الحلول الجديدة بكميات كبيرة. وفقًا للتسريبات ، سيتم عرض السلسلة الثلاثمائة في 18 يونيو ، وسيتم عرض R9 390X في 24 يونيو. تشير التسريبات في الصور إلى إمكانية تبريد سائل.




وقال ماكري إن نسخة ثانية من ذاكرة النطاق الترددي العالي يجري تطويرها بالفعل. إنتاجه أعلى مرتين من الجيل الأول ، وسوف يقفز عدد طبقات الذاكرة إلى ثمانية. من خلال استخدام تقنية المعالجة الجديدة ، سيزداد الحجم أربع مرات. من المؤكد أن

Macri سيزداد عدد طبقات الذاكرة يومًا ما إلى 16. في المرة الأولى ، ستظهر HBM في الجيل التالي من بطاقات رسومات AMD. تعطي الافتراضات المختلفة حول خصائصها المستقبلية بعض التقديرات الممكنة.

	AMD Radeon R9290X	Nvidia GeForce GTX Titan X	الرائد في المستقبل - المضاربة الإعلامية
ذاكرة	4 غيغابايت	12 جيجا	4 غيغابايت
عرض النطاق الترددي رقاقة الذاكرة	5 جيجابت في الثانية	7 جيجابت في الثانية	1 جيجابت في الثانية
عدد الرقائق	السادس عشر	24	4
الإنتاجية لكل شريحة	20 جيجابايت / ثانية	14 جيجابايت / ثانية	128 جيجابايت / ثانية
ناقل الذاكرة	512 بت	384 بت	4096 بت
إجمالي الإنتاجية	320 جيجابايت / ثانية	336 جيجابايت / ثانية	512 جيجابايت / ثانية
استهلاك الذاكرة المقدر	30 واط	31.5 واط	14.6 واط

استنادًا إلى Tech Report و ExtremeTech و AnandTech .