丰俭由人
视堆叠方式及位置的不同,HBM显存体系可以被分为2.5D和3D两种存在形式。如果堆叠内存颗粒以及Base Die被封装在PCB上并通过普通线路与运算核心完成水平互联,这种封装模式就是2.5D,我们即将见到的堆叠内存/显存体系基本上均采用此种形式;如果堆叠内存颗粒及Base Die被直接封装在运算核心上层并通过TSV与核心直接垂直互联,这种封装模式就是3D,SoC等需要更高集成度,同时对能耗及延迟十分敏感的场合将会是这种形式的理想方向。
由此技术特征可知,2.5D封装是一种将堆叠显存颗粒置于PCB上的水平封装形式,在2.5D封装形式当中,显存颗粒与GPU芯片是独立且平行存在的。采用2.5D封装形式的HBM显存不可能与GPU封装在同一枚芯片内,即便封装的很近,甚至置于同一个保护盖下,两者也不可能融合成同一枚芯片。AMD所选择的,正是这种封装形式。
除了堆叠形式不同之外,堆叠内存还依标准不同而划分成了两大阵营,分别是海力士+AMD支持的HBM(High Bandwidth Memory)以及Intel支持、镁光/三星主导的HMC(Hybrid Memory Cube)联盟。
无论HBM还是HMC,在基本结构上都属于原教旨型的2.5D/3D堆叠内存,它们均采用多片DRAM+Base Die/Logic Die垂直堆叠封装的形式,可以以2.5D的形式被用于内存以及显存等场合,也可以以3D的形式与SoC芯片封装在一起。两者的主要区别体现在DRAM运行频率、总位宽、发热以及扩展性层面。相比于HMC,HBM的先期频率和带宽相对较低,但与之相对应的,HBM因此而获得了更低的工作电压,在能耗及发热表现上应该会有值得期待的表现,同时在部署时机上也具有优势。
按照海力士以及AMD公布的试产产品数据,HBM在作为显存出现时可以提供8通道1024bit起跳的显存位宽,搭配适当频率颗粒(等效频率在2000~3600MHz左右,约等于GDDR4的水平)时可以提供超过128GB/s,最大可至512GB/s的等效带宽,在此基础上还能实现40%的功耗下降。随着工艺的成熟稳定,HBM所能够带来的带宽数字可能会进一步提升至640GB/S甚至更高。
在支持情况上,HBM显存目前只有海力士和AMD明确支持,HMC则拥有包括Intel,微软,NVIDIA,ARM,IBM,HP,三星以及镁光等在内的一系列厂商所组成的联盟,海力士也包含在其中。所以以目前的状况来看,HMC可能会在未来统一堆叠内存业界,包括AMD在内的几乎所有人都将会提供支持。不过以现在这个时间点来看,能够让AMD选择的堆叠方案只有部署速度更快的HBM。