AMD R9 390X为啥只用了4GB HBM显存

    泡泡网显卡频道2月13日 NVIDIA靠着Maxwell架构在桌面及笔记本商场赚的正爽，AMD的新一代GPU据说是在憋大招——AMD将率先使用HBM高带宽显存，这是一种3D堆栈内存，性能比目前的GDDR5内存高得多，同时功耗更低。不过AMD使用的HBM内存等效带宽达到了4096bit，但容量最多只有4GB，只跟目前的R9 290X持平。

    按照我们通常的理解，3D堆栈内存的优点之一就是更高的集成度，内存容量应该更大才对，AMD选择的HBM内存为什么最大容量只有4GB呢？对于这个问题，Fudzilla网站做了一番解释。

    首先，AMD、NVIDIA其实都在研究3D堆栈内存了，NVIDIA在去年的GTC大会上宣布了Maxwell架构的继任者——Pascal帕斯卡架构，它不仅会使用比PCI-E更快的NVLink通道，还会使用3D Memory，这也是3D堆栈内存，带宽和容量都达到了目前水平的2-4倍。

    不过NVIDIA的3D Memory内存要等到2016年，需要新的FinFET制程工艺配合。AMD使用HBM内存的Fiji GPU不出意外应该还是28nm工艺，而且在3D堆栈技术上AMD选择了不同的方案，如下图所示：

    核心堆栈方案中有垂直堆栈的，这种是真正意义上的3D堆栈，还有一种是通过中介层（interposer）实现的2.5D堆栈，称之为2.5D-IC silicon interposer（2.5D硅基中介层），xPU（CPU或者GPU）跟内存芯片不是垂直排列的，而是双方共同位于一个中介层上，通过中介层实现信号联通。

    AMD选择2.5D堆栈可能是出于降低风险的目的，毕竟目前TSV（硅通过技术）技术的3D堆栈还不太成熟。

    再来看HBM内存方面，AMD的HBM合作伙伴是SK Hynix，目前也只有SK Hynix已经量产出货HBM内存，容量1Gb，速率1Gbps，等效位宽1024bit，每个内存芯片带宽128GB/s，4颗HBM芯片总带宽就达到了512GB/s，有证据显示Fiji显卡上的HBM频率为1.25GHz，因此总带宽达到了640GB/s，目前GTX 980显卡带宽为224GB/s，GTX Titan Black带宽336GB/s，R9 290X的带宽为320GB/s。

    SK Hynix的HBM内存使用的5mKGSD封装，4Hi堆栈，VDD/VDDQ电压1.2V，比目前GDDR5显存的1.5V电压要低不少，能耗会更低。

    再来说AMD的2.5D堆栈方案，Fudzilla援引他们的消息来源称现有的技术下，中介层上最多只能堆叠4个内存芯片，所以AMD的Fiji显卡显存容量最多只有4GB。如果要想实现8GB HBM显存，那就得堆叠8颗芯片，但这样又会使得芯片很大，所以这一代显卡上不会出现8GB HBM内存。

    当然，如果真要8GB显存也可以通过别的方式实现——芯片内堆叠4GB HBM显存，然后在PCB上继续使用4GB显存，这就有点像以前的CPU把L2、L3缓存放在芯片之外那样了。（话说，NVIDIA的GTX 970显卡的最后500MB显存其实就可以认为是缓存，其带宽比PCI-E更高，但28GB/s的带宽又低于正常的显存带宽）

    PS：Fudzilla说了这么多，简单来说就是——Fiji显卡如果真的使用HBM内存，容量也不会超过4GB，除了实用性及成本的问题之外，AMD选择的2.5D堆栈也是限制性因素之一。

    此外，SK Hynix现在量产的HBM内存还是第一代，每个DRAM Die的容量是2Gb，速率1Gbps，4Hi堆栈的容量是1GB，而第二代HBM内存每个DRAM Die容量是8Gb，速率也提升到了2Gbps，带宽256GB/s，4Hi堆栈容量可达4GB，8Hi堆栈则可以达到8GB容量，所以AMD的Fiji显卡的4GB HBM主要还是目前的技术制约。

    至于NVIDIA的3D Memory，从之前GTC大会上公布的情况来看，NVIDIA选择的应该是3D垂直堆栈，更先进一些，但他们的GPU要等到2016年的FinFET制程工艺，时间要晚一年甚至两年。■