متن اصلی

HBM کوتاه شده‌ی عبارت عبارت High Bandwidth Memory به معنای حافظه‌های با پهنای باند بالا و دسته‌ای از حافظه‌های با دسترسی تصادفی و از انواع 3D می‌باشد که سرعتی به مراتب بالاتر از انواع رایج حافظه‌های DDR و GDDR فراهم می‌آورد. ایده اولیه شکل گیری این نوع حافظه‌ها توسط AMD و شریک تجاری‌‌اش Hynix در سال 2008 مطرح شد. در آن زمان کمپانی AMD به دنبال راه حلی برای گذر از حافظه‌های سنتی GDDR و دست‌یابی به سرعت‌های بالاتر در ازای مصرف انرژی کم‌تر بود. این کمپانی معتقد بود که سرعت نسبتا پایین حافظه‌های GDDR5 قدرت تراشه‌های گرافیکی را محدود کرده‌اند و در آینده نیز این محدودیت بیشتر متوجه پردازنده‌های گرافیکی خواهد شد.

images

پس از آن تلاش‌های دو کمپانی AMD و Hynix جهت عملی کردن ایده حافظه‌های سریع‌تر آغاز شد و سرانجام این کوشش‌ها در سال 2013 میلادی با نام حافظه‌های HBM معرفی و توسط اتحادیه JEDEC در ماه اکتبر همان سال پذیرفته شد. نسل دوم این حافظه‌ها نیز در سال 2016 ماه ژانویه توسط اتحادیه JEDEC رسما پذیرفته شد. اولین تراشه گرافیکی که از حافظه‌های یاد شده بهره گرفت، پردازنده گرافیکی Fiji xt کمپانی AMD در سال 2015 بود که در کارت گرافیک Fury X مورد استفاده قرار گرفت که البته با موفقیت چندانی رو به رو نشد. 4 گیگابایت حافظه HBM نسل اولی که در این محصول به کار گرفته شد، با توجه به پهنای باند تراشه و حافظه‌ها نهایتا پهنای باند حدودی 500 گیگابایت بر ثانیه را برای Fiji XT فراهم آورد که در مقایسه با کارت‌های گرافیکی رقیب همچون GTX 980 Ti، تفاوت قابل ملاحظه‌ی بین سریع‌ترین حافظه های GDDR5 و HBM به خوبی دیده می‌شد، هر چند تراشه Fiji xt نتوانست در حد انتظار عمل کند.

AMD_Fiji_GPU_package_with_GPU,_HBM_memory_and_interposer

حافظه‌های HBM به دلیل ساختار 3D خود، از چندین لایه بنا به نوع چیپ تشکیل شده‌اند که بین این لایه‌ها که هر کدام از سلول‌های حافظه و ادوات الکترونیکی تشکیل شده‌اند، ارتباط برقرار است و همه‌ی لایه‌ها با یک‌دیگر مرتبط هستند. این نوع ساختار باعث می‌شود که بتوان حجم حافظه‌ی بیشتری را در یک فضای کم‌تر جای داد که موجب کاهش فضای مورد نیاز و همچنین کاهش مصرف انرژی می‌شود. درست به همین علت است که کارت‌های گرافیکی که با این نوع حافظه‌ها ساخته می‌شوند می‌توانند PCB جمع و جورتری داشته باشند. کاربرد حافظه‌های HBM تنها در کارت‌های گرافیکی خلاصه نشده است و می‌توانند در ارتباطات شبکه‌ای و ابر رایانه‌هایی که به پهنای باند بالا تشنه هستند، به خدمت گرفته شوند.

hbm-25d-chip1-min

همان‌طور که گفتیم حافظه‌های HBM از چندین لایه تشکیل شده‌اند که تعداد این لایه‌های در HBM های نسل اول 4 عدد به ازای هر چیپ یا Stack می‌رسد. بین این لایه‌ها پهنای باند 128 بیت دوگانه یا به عبارت ساده‌تر 256 بیت برقرار است که در چیپ‌های HBM نسل یک با توجه به تعداد لایه ها هر Stack پهنای باند 1024 بیت را فراهم می‌کند و در صورت استفاده از 4 چیپ HBM، پهنای باند به 4096 بیت مشابه Fury X می‌رسد. برای درک قدرت این حافظه‌ها جالب است بدانید که پهنای باند هر چیپ GDDR5 تنها 32 بیت می‌باشد. درست به همین دلیل است که سازندگان کارت‌های گرافیکی در صورت تمایل به افزایش پهنای باند با توجه به نوع GPU مجبور هستند از تعداد زیادی چیپ حافظه بر روی PCB استفاده کنند.

_id1460366655_343178_1

حافظه‌های HBM 2 که در ژانویه 2016 توسط اتحادیه JEDEC پذیرفته شدند، در حال حاظر به طور مشخصی فقط در غول پردازشی انویدیا Tesla P100 در حال استفاده است، به دلیل بهبودهای صورت گرفته می‌تواند 8 لایه‌ای باشد و درنتیجه پهنای باند و ظرفیت به ازای هر Stack در آن دو برابر HBM های نسل یک خواهد بود. با وجود این که کمپانی AMD و Hynix ابداع کنندگان HBM ها بودند، نسخه‌ی دوم حافظه‌های نام‌برده در ژانویه 2016 توسط سامسونگ معرفی شد و سپس چندین ماه بعد در آگوست 2016 کمپانی Hynix آمادگی خود را جهت تولید HBM 2 ها اعلام نمود. به نظر شما کدام کارت‌های گرافیکی از نسل بعدی محصولات AMD و Nvidia مجهز به HBM 2 خواهند بود؟ نظر شما راجع به HBM 3 چیست؟ پیش بینی می‌کنید چه زمانی این حافظه‌ها معرفی شوند و آیا با وجود پتانسیل فعلی پردازشی به سرعت‌های بالاتر از مقدار فراهم شده توسط HBM 2 ها نیاز است؟