BuyCOMs.com

Subscribe to Story Subscribe to Story Find Us one Story







Story : บทความที่น่าสนใจ

HBM (High Bandwidth Memory) หน่วยความจำชนิดใหม่ของการ์ดแสดงผลกราฟิกวันนี้

May 11th, 2016 | in Story |


หลังจากที่มีการพัฒนากันเป็นภายในกว่า 7 ปี ในที่สุดหน่วยความจำชนิดใหม่ที่มีชื่อว่า High Bandwidth Memory หรือที่เรียกกันสั้นๆ ว่า HBM ก็ได้ถูกนำมาใช้กับการ์ด Radeon ประสิทธิภาพสูงที่เปิดตัวออกสู่ตลาดภายใต้ชื่อรหัส Fiji ซึ่งในบทความต่อไปนี้ คุณผู้อ่านจะได้รู้ว่าหน่วยความจำชนิดนี้มีลักษณะเช่นไร และเหตุใดมันจึงเป็นตัวเลือกแทนหน่วยความจำ GDDR5 ที่เราคุ้นเคยกัน

1

AMD Fiji ที่ใช้ชิป HBM ตัวแรก

หน่วยความจำ HBM นั้นได้ถูกเริ่มต้นนำเสนอจากผู้กำหนดมาตรฐานหรือที่รู้จักกันในชื่อ JECEC โดยหน่วยความจำนี้ได้ถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อช่วยแก้ปัญหาและข้อจำกัดบางอย่างที่เกิดขึ้นกับการใช้หน่วยความจำ GDDR5 ของการ์ดแสดงผลหรือกราฟิกการ์ดในปัจจุบัน ซึ่งไม่ได้มีเพียงแค่เรื่องของการเพิ่มแบนด์วิดธ์เท่านั้นเพราะจริงๆ แล้วหน่วยความจำ GDDR5 ที่ใช้กับการ์ด Radeon ในชื่อรหัส Hawaii ก็มีแบนด์วิดธ์สูงถึง 320GB/s แล้ว เพียงแต่แบนด์วิดธ์ที่สูงระดับนี้ เอเอ็มดีจะต้องติดตั้งชิปหน่วยความจำ GDDR5 ลงไปบนตัวการ์ดจำนวนมากถึง 16 ตัว นอกจากนั้นยังจำเป็นต้องติดตั้งคอนโทรลเลอร์หน่วยความจำลงไปไว้ในชิปกราฟิกเป็นจำนวนมาก ส่งผลให้ขนาดของชิปกราฟิกใหญ่ขึ้นมากด้วย

 

อย่างไรก็ตาม แบนด์วิดธ์ของหน่วยความจำก็ยังเป็นประเด็นที่มีความสำคัญอยู่ เนื่องจากในปัจจุบันนี้ถ้าสังเกตุดีๆ จะพบว่า ไม่มีผู้ผลิตรายใดที่ใช้หน่วยความจำ GDDR5 ที่มีความเร็วสูงกว่า 1,725MHz เลย (7,000MHz Effective) และความเร็วในการทำงานี้ก็เป็นกุญแจสำคัญของการเพิ่มแบนด์วิดธ์ของหน่วยความจำด้วย แต่ปัญหาก็คือการเพิ่มความเร็วในการทำงานของหน่วยความจำ GDDR5 เพื่อให้มีแบนด์วิดธ์สูงขึ้น มันจะทำให้มีระดับการใช้พลังงานสูงขึ้นด้วย ในขณะเดียวกันหากเปลี่ยนมาใช้วิธีการบีบอัดข้อมูล เพื่อจะได้ใช้ประโยชน์จากแบนด์วิดธ์ได้อย่างเต็มที่ ก็จำเป็นต้องออกแบบหน่วยความจำ GDDR5 ใหม่ทั้งหมด ซึ่งไม่คุ้มค่าต่อการลงทุน ดังนั้นหน่วยความจำ HBM จึงได้กลายมาเป็นตัวเลือกที่ตอบสนองความต้องการของผู้ผลิตได้อย่างตรงจุด

 

หน่วยความจำ HBM ที่พัฒนาออกมาใหม่จะมีคุณสมบัติและคุณลักษณะที่ต่างไปจากหน่วยความจำ GDDR5 ที่การ์ดแสดงผลส่วนใหญ่ใช้อยู่ในเวลานี้อย่างสิ้นเชิง โดยหน่วยความจำจะทำงานด้วยความเร็วสัญญาณนาฬิกาที่ตํ่ากว่า แต่จะส่งผ่านข้อมูลได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วย ช่องทางการส่งผ่านข้อมูลที่กว้างกว่ากันอย่างชัดเจน โดยหน่วยความจำ HBM ที่นำมาใช้งานในยุคแรกๆ นี้จะมีช่องทางการรับส่งข้อมูลขนาด 1G/s ต่อพิน(หน่วยความจำ GDDR5 ความเร็วสูงจะมีช่องทางการรับส่งข้อมูลขนาด 7Gb/s) แต่จะมีความกว้างของช่องทางการส่งข้อมูลมากถึง 1,024 บิตต่อชิป ในขณะที่หน่วยความจำ GDDR5 จะมีความกว้างเพียง 32 บิตต่อชิปเท่านั้น

 

โครงสร้างและการนำใช้งาน

สำหรับโครงสร้างของหน่วยความจำ HBM นั้นจะประกอบด้วย Die เรียงซ้อนกันจำนวน 5 ชั้น โดยชั้นแรกจะเป็น Die ที่ทำหน้าที่เป็นช่องทางการรับส่งข้อมูลระหว่างหน่วยความจำกับ PCB ส่วนอีก 4 ชั้นที่เหลือจะเป็น Die ที่เป็น DRAM ของหน่วยความจำ ซึ่งโครงสร้างลักษณะนี้ทำให้ชิปหน่วยความจำและช่องทางการเชื่อมต่อกับ PCB ของหน่วยความจำมีจำนวนน้อยลงเมื่อเทียบกับหน่วยความจำ GDDR5 ที่พบได้จากการ์ดแสดงผลส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม หน่วยความจำ HBM ที่พบได้จากการ์ด Radeon R9 Fury นั้นก็ไม่ได้มีการรวมหน่วยความจำเข้ากับชิปกราฟิก แต่หน่วยความจำถูกติดตั้งไว้ที่ PCB ของชิปกราฟิก ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่ถูกเรียกว่า Interposer โดย PCB ของชิปกราฟิกจะได้รับการออกแบบให้มีพื้นที่สำหรับติดตั้งหน่วยความจำ HBM รอบๆ ชิปกราฟิกได้จำนวน 4 ตัว และจะใช้เป็นช่องทางการเชื่อมต่อเพื่อรับส่งผ่านข้อมูลไปยังชิปกราฟิกโดยตรง

2

3

 

จากการออกแบบในลักษณะนี้ ทำให้หน่วยความจำ HBM อยู่ใกล้กับชิปกราฟิค หรือ GPU มาก ดังนั้นการส่งผ่านข้อมูลระหว่างหน่วยความจำกับ GPU จึงทำได้อย่างรวดเร็ว นอกจากนั้นหน่วยความจำจำนวน 4 ตัวที่อยู่โดยรอบยังทำให้ส่งผ่านข้อมูลแต่ละครั้งทำได้มากถึง 4,096 บิต หรือมากกว่าที่เคยใช้งานอยู่ถึง 8 เท่า ดังนั้นแม้ว่าหน่วยความจำแต่ละตัวจะทำงานด้วยความเร็ว 500MHz (1Gb/s ต่อพิน) แต่การส่งผ่านข้อมูลของหน่วยความจำทั้งหมดก็จะมีแบนด์วิดธ์มากถึง 512GB/s (128KB/s ต่อชิป) และที่สำคัญยังใช้แรงดันไฟตํ่ากว่า 1.3 โวลต์ ในขณะที่หน่วยความจำ GDDR5 จะต้องใช้แรงดันไฟ 1.5 โวลต์

4

HBM vs GDDR5 ซึ่ง HBM มีขนาดที่เล็กกว่าทำให้

ประหยัดพื้นที่มากขึ้น

5

ผลจากโครงสร้างลักษณะนี้ แม้ว่าจะทำให้พื้นที่ของชิปกราฟิกมีขนาดใหญ่ขึ้น แต่มันก็จะทำให้ตัวการ์ดแสดงผลมีขนาดที่เล็กลง เพราะไม่จำเป็นต้องมืพื้นที่สำหรับหน่วยความจำรอบๆ ตัวชิปกราฟิกอีกต่อไป นอกจากนั้นยังเป็นการควบคุมให้การผลิตการ์ดแสดงผลของผู้ผลิตรายต่างๆ มีมาตรฐานชัดเจน โดยเฉพาะในเรื่องของการใช้หน่วยความจำและยังสามารถตัดปัญหาการสูญเสียประสิทธิภาพจากการใช้ PCB ที่ด้อยคุณภาพได้อีกทางหนึ่งสำหรับหน่วยความจำ HBM ในยุคต่อไปนั้น ผู้พัฒนาได้ให้ข้อมูลว่า หน่วยความจำจะมีประสิทธิภาพสูงขึ้นประมาณสองเท่า โดยหน่วยความจำแต่ละตัวจะมีแบนด์วิดธ์ในการส่งผ่านข้อมูลขนาด 256GB/s ด้วยความเร็วในการทำงานที่สูงขึ้นเป็น 2Gb/s รวมทั้งยังมีความจุที่สูงขึ้นด้วย ดังนั้นเมื่อนำมาใช้งานกับ GPU รุ่นใหม่ประสิทธิภาพในการทำงานจึงน่าจะดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัดจากการที่ GPU สามารถใช้ประโยชน์จากแบนด์วิดธ์ของหน่วยความจำได้อย่างเต็มที่ และไม่มีปัญหาคอขวดเหมือนอย่างการ์ดแสดงผลส่วนใหญ่ในปัจจุบัน

6

บทสรุปและการเปลี่ยนแปลงในอนาคต

หน่วยความจำ High Bandwidth Memory (HBM) นั้นมีข้อดีมากมาย ทั้งเรื่องแบนด์วิดธ์สำหรับการส่งผ่านข้อมูลและการใช้พลังงาน และเป็นแนวทางที่ดีสำหรับการนำมาใช้กับการ์ดแสดงผลรุ่นใหม่ที่ต้องการประสิทธิภาพระดับสูง นอกจากนั้นการใช้หน่วยความจำชนิดนี้ก็ยังส่งผลให้ตัวการ์ดมีขนาดเล็กลงโดยเมื่อเทียบกับการใช้หน่วยความจำ GDDR5 ขนาด 1GB เท่าๆ กันแล้ว ขนาดของการ์ดจะลดลงไปถึง 94 เปอร์เซ็นต์ทีเดียว และตอนนี้ถึงแม้ว่าจะมีเพียงการ์ด Radeon เพียงอย่างเดียวเท่านั้นที่ใช้หน่วยความจำชนิดนี้ แต่ Nvidia ก็ได้ประกาศออกมาแล้วว่าจะใช้หน่วยความจำชนิดนี้เช่นกัน เพียงแต่จะเป็นหน่วยความจำ HBM Generation ที่ 2 และชิปกราฟิกรหัส Pascal ก็จะมาพร้อมกับหน่วยความจำ HBM2 เช่นกัน

7

 

 

« « เลือกใช้ Wireless Router ราคาย่อมเยาเพื่อการใช้งาน ที่มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น

อินเทอร์เฟสเปลี่ยนโลก นวัตกรรมแห่งอนาคตที่กระชับฉับไว USB Type-C » »

คำที่เกี่ยวข้อง : , , , , , , , ,


Short URL: http://www.buycoms.com/story/?p=253

Comments are closed.