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MEMORIA DE ALTA LARGURA DE BANDAPARTE 1

MAIO DE 2015

2 NOTÍCIAS DAS PLACAS DE VÍDEO AMD RADEON™ | MAIO 2015

As plataformas e dispositivos devem equilibrar o consumo de energia entre a DRAM e as placas lógicas

A GDDR5 está entrando em uma parte ineficiente da curva de energia/desempenho

A AMD antecipou esse desafio sete anos atrás e começou a trabalhar em uma solução

PROBLEMA Nº 1 DA INDÚSTRIA

Estimativas internas da AMD, gráfico apenas para fins ilustrativos.

A GDDR5 LOGO FREARÁ O CRESCIMENTO DO DESEMPENHO DA GPU

TEMPO

Em breve!

PO

TÊ

NC

IA T

OTA

L

DE

SE

MP

EN

HO

Potência da memória Energia do PC Desempenho da GPU


As placas da GDDR5 não estão ficando menores

É necessário um grande número de dispositivos para alcançar uma alta largura de banda

Um espaço grande da placa é consumido pelas interfaces amplas da GDDR5

As exigências de potência da GDDR5 pedem maiores reguladores de tensão

Tudo isso determina o tamanho de um produto de alto desempenho


110 MM

90

MM

Área do PCB ocupada por ASIC + Memória (R9 290X)

A GDDR5 TAMBÉM LIMITA OS TAMANHOS


Multimídia

Fonte: gecko54000.free.fr

ANTES SOLUCIONÁVAMOS ISSO ENCOLHENDO E INTEGRANDO FUNÇÕES

Placas de vídeoProcessador

Fonte: proyectoyautja.proboards.com

2003 2010199319891971

Intel P5Intel 4004 AMD “Ontario”

North Bridge

AMD K8

South Bridge

Fonte: bytesandbits.it

AMD “Kabini”

Cache e FPU

Fonte: gecko54000.free.fr

Intel 486

2013 2015

Die Stacking

AMD HBM

IVR

Fonte: Extremetech.com

Intel “Haswell”

Fotos usadas apenas para fins informativos. Não se faz nenhum endosso explícito ou implícito.



A DRAM não tem eficácia de tamanho ou custo para a integração em um processo de lógica otimizada(ex.: SoC ou GPU)

...mas as pessoas ainda precisam e querem integrar a DRAM por motivos de desempenho/potência/tamanho

Outra forma de integrar a DRAM deve ser explorada

A INTEGRAÇÃO NO CHIP NÃO É IDEAL PARA A DRAM

LÓGICA

DRAM

RTUE

IVR

ÓPTICA

SSD


Por que não aprimorar a GDDR5 para que seja mais rápida?

Maior largura de banda precisa de maior potência

CPUs/GPUs mais rápidas exigem maior largura de banda

O consumo de potência da DRAM é uma curva não linear: consumo de energia desproporcional à medida que a largura de banda aumenta

A COMUNICAÇÃO CONSUME POTÊNCIA, LATÊNCIA E PEGADA

AS INTERFACES FORA DA PLACA SÃO POUCO ESCALÁVEIS

LÓGICADRAM


Traz a DRAM o mais perto possível à matriz lógica

Melhorar a proximidade permite barramentos de maior largura

Melhorar a proximidade simplifica a comunicação e o clocking

Melhorar a proximidade melhora enormemente a largura de banda por watt

Permite a integração de tecnologias divergentes como DRAM

A AMD formou parcerias no setor com a ASE, Amkor e UMC para desenvolvera primeira solução de interposer fabricável de alto volume

O PRÓXIMO PASSO EM INTEGRAÇÃO

O INTERPOSER

Memória empilhada

CPU/GPU

Substrato

do pacote

Matriz lógica

Interposer


Um novo tipo de placa de memória com menor consumo de energia um barramento ultralargo

Muitas dessas placas são empilhadas verticalmente como andares em um arranha-céu

As novas interconexões, chamadas "vias por silício" ou TSVs, na sigla em inglês, e “µbumps”, conectam uma placa de DRAM à seguinte

As TSVs e µbumps também são usadas para conectar o SoC/GPU ao interposer

A AMD e a SK Hynix formaram uma parceria para definir e desenvlver a primeira especificação completa e protótipo para HBM

MEMÓRIA DE ALTA LARGURA DE BANDADRAM CONSTRUÍDA PARA UM INTERPOSER

Matriz DRAM do HBM

Matriz DRAM do HBM

Matriz DRAM do HBM

Matriz DRAM do HBM

TSV

Microbump

Matriz lógica

Interposer

PHY PHY Matriz GPU/CPU/Soc

Substrato do pacote


z

HBM X GDDR5HBM: UMA MEMÓRIA DIFERENTE DA GDDR5

Pacote

DRAM

Substrato

IFBGA Roll

TSV

Matriz central da DRAM




Matriz de base

Iu-Bump

GDDR5 Por pacote HBM

32 bits

Até 1750 MHz (7 GBps)

Até 28GB/s por chip

1,5 V

1024 bits

Até 500 MHz (1 GBps)

1,3 V

> 100 GB/s por pilha

Tensão

Velocidade de clock

Largura do barramento

Largura de banda


O HBM e o interposer dão muito mais largura de banda do que a GDDR5 por menos de 50% de energia3

O HBM reequilibra a relação DRAM x consumo de potência lógica para proteger o futuro aumento do desempenho da GPU

MELHORAR A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA COM HBM EMPILHADO2

Fonte: AMD

HBM X GDDR5

GDDR5

HBM

10,66

35+

GB/s de largura de banda por watt


ECONOMIA GIGANTESCA DE ESPAÇO COMPARADA À GDDR5

OCUPA ÁREA 94% MENOR1

HBM X GDDR5

28 mm

24

mm

7 mm

5 m

m

GDDR5 de 1 GB

1 GB HBM

Área, para crescer


GDDR5 DE 1 GB (4 x 256 MB): 28 x 24 mm = 672 mm2

Pilha de HBM de 1 GB: 5 x 7mm = 35 mm2

‒ 19 vezes menos superfície ocupada pelo menos volume de DRAM

Pegada do PCB de 9900 mm2 para a GPU e RAM AMD Radeon™ R9 290X

Pegada do PCB de < 4900 mm2 para ASIC baseado em HBM

‒ Pegada do PCB 50% menor

UM TAMANHO MENOR COM O INTERPOSER E O HBM

Área do PCB ocupada por ASIC + Memória (R9 290X)

Área do PCB ocupada por ASIC com HBM

< 70 mm

< 7

0 m

m

110 MM

90

MM


HBM COM INTERPOSER: VELOCIDADE, POTÊNCIA E TAMANHOS COMPACTOSUM REVOLUÇÃO NO DESIGN DAS PLACAS

ALTA LARGURA DE BANDADesempenho muito além da DDR4/GDDR5/LPDDR4

EFICIÊNCIA EM ENERGIADesempenho por watt 3x maior do que o gddr52

TAMANHOS COMPACTOSSuperfície do PCB ocupada é 94% menor do que a GDDR51

INOVAÇÃONovas interconexões de tipo interposer e DRAM projetadas pela AMD


NOTAS DE RODAPÉ

1. Mensurações realizadas pela AMD Engineering em GDDR5 de 1 GB (4 x 256 MB ICs) a 672 mm2 comparada a HBM de 1 GB (1 x 4-Hi) a 35 mm2. HBM-2

2. Testes realizados pela AMD Engineering na GPU AMD Radeon™ R9 290X comparado com um dispositivo com HBM. Os dados obtidos mediante medições diretas isoladas dos transmissores de energia da GDDR5 e do HBM com a utilização total da memória. Eficiência energética calculada como GB/s da largura de banda entregue com watt de energia consumido. AMD Radeon™ R9 290X (10,66 GB/s largura de banda por watt) e dispositivo com HBM (35+ GB/s largura de banda por watt), AMD FX-8350, Gigabyte GA-990FX-UD5, DDR3-1866 de 8 GB, Windows 8.1 x64 Professional, AMD Catalyst™ 15.20 Beta. HBM-1

3. Testes realizados pela AMD Engineering na GPU AMD Radeon™ R9 290X comparado com um dispositivo com HBM. Os dados obtidos mediante medições diretas isoladas dos transmissores de energia da GDDR5 e do HBM com a utilização total da memória. AMD Radeon™ R9 290X e dispositivo com HBM, AMD FX-8350, Gigabyte GA-990FX-UD5, DDR3-1866 de 8 GB, Windows 8.1 x64 Professional, AMD Catalyst™ 15.20 Beta. HBM-3


ATRIBUIÇÃO

As informações apresentadas neste documento são apenas para fins informativos e estão sujeitas a alterações e podem ser consideradas imprecisas por várias razões, tais como, entre outras, alterações do produto e rotas, mudanças na versão dos componentes e placa-mãe, lançamentos de novos modelos e/ou produtos, diferenças dos produtos entre um fabricante e outro, mudanças de software, flashes do BIOS, atualizações de firmware, ou outras similares. A AMD não assume nenhum compromisso de atualizar ou corrigir ou revisar da forma que for estas informações. No entanto, a AMD se reserva o direito de revisar estas informações e fazer alterações esporádicas no conteúdo sem ter a obrigação de notificar ninguém sobre tais revisões ou alterações.

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