AMD detalla el funcionamiento de la memoria HBM

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En los últimos meses se han ido conociendo la gran mayoría de detalles acerca de la próxima generación de tarjetas gráficas de AMD, hablamos de la Serie RX 300, aunque por el momento gran mayoría de la información escasea de ser oficial, AMD ha aparecido, haciendo publico detalles sobre la revolucionaria memoria HBM que incluirán en algunos productos de la serie 300 y en futuras APUs.

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HBM, o memoria de alto ancho de banda, está diseñada para para hacer frente a una serie de ciertas limitaciones de actual memoria GDDR5, como son la necesidad de ofrecer mayores capacidades de memoria o ancho de banda suficiente.

Hasta el momento la reducción e integración de funciones en la misma pieza de silicio, ha servido para tratar algunas de las carencias, sin embargo la integración en el mismo chip no es ideal para DRAM porque no es rentable en cuanto a tamaño del mismo, o cuando se utiliza un proceso de fabricación como los empleados para una GPU, CPU o SoC.

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El gran esfuerzo por aumentar el ancho de banda, reducir el tamaño y requerimientos de energía, llevando la DRAM lo más cerca del die, es decir lo más cerca del núcleo grafico en este caso, AMD se asoció con un gran número de empresas con tal de poder diseñar un nuevo chip de memoria con el consumo de energía más bajo posible capaz de ofrecer un ultra ancho de banda.

AMD trabajo con Hynix para desarrollar originalmente el estándar y memoria HBM, que finalmente fue adoptado por JEDEC en 2013, y también trabajo junto con ASE, Amkor y UMC, para desarrollar un componente clave en la tecnología llamado interposer, interposición en la traducción, que permite la poner la DRAM en una estrecha proximidad de la GPU y simplifica la comunicación y sincronización, incluso con bus de ancho de banda muy amplios.

Los chips DRAM HBM se apilan de forma vertical y a través de vías de silicio (TSVs) y μbumps, son utilizados para conectar un chip DRAM con el siguiente y seguidamente con el die, y por último el interposer, utilizando TSVs y μbumps para conectar el SoC/GPU con el interposer, y todo el mismo conjunto, estará conectado en el mismo paquete, dando como resultado final una sola unidad de alta memoria con un alto ancho de banda.

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El tener todo en un mismo paquete trae grandes beneficios, por ejemplo 1GB de memoria GDDR5 está compuesto por cuatro chips de 256MB, requiriendo mas o menos 672mm2 de espacio, en cambio HBM no es solo más pequeña que GDDR5 sino que ocupa menor espacio al ser apilada verticalmente, por lo que ese mismo GB requiere alrededor de 35mm2.

Según AMD con 9900mm2 de PCB serían necesarios para la GPU R9 290X y su memoria asociada, mientras que con menos de 4900mm2 serían suficientes para crear un ASIC con memoria HBM.
El ancho de banda también es diferente en cuanto a GDDR5, por ejemplo, el ancho del bus en un chip HBM es de 1024 bits de ancho frente a los 32bits en un chip GDDR5, dando como resultado el poder tener una menor frecuencia de reloj junto con un ancho de banda mucho mayor, de unos 100GB/s a diferencia de los 28GB/s de GDDR5.

HBM también requiere significativamente menos tensión, lo que equivale a reducir el consumo de energía, por lo que HBM ofrece mucho más ancho de banda que la tradicional memoria GDDR5 con un consumo de energía un 50% menor aproximadamente.

En resumen, la memoria de alto ancho de banda HBM ofrecerá un rendimiento más allá de la memoria GDDR5, con un aumento de la eficiencia de energía con un rendimiento por vatio tres veces mayor y con factores de forma mucho más pequeños.