AMD svela HBM: il futuro della RAM per schede grafiche - articolo
Mentre la GDDR5 va incontro ai suoi limiti fisici, la nuova soluzione di memoria proposta da AMD è più veloce, più piccola e più efficiente.
AMD ha ufficialmente annunciato la sua soluzione di memoria grafica di nuova generazione: si chiama HBM (High Bandwidth Memory) e offre un enorme aumento di prestazioni rispetto alla tecnologia GDDR5, oltre ad un'impressionante efficienza energetica e dimensioni ridotte. HBM dovrebbe debuttare nelle prossime schede grafiche di fascia alta di AMD, il cui arrivo è previsto nel giro di un paio di mesi. Siete pronti per l'arrivo della Radeon R9 390X?
La scorsa settimana abbiamo partecipato ad una presentazione tenuta da Joe Macri, CTO of computing and graphics presso AMD. Ci ha spiegato tutte le ragioni che hanno portato allo sviluppo di HBM, nello specifico il fatto che mentre le GPU diventano sempre più potenti, i sistemi di memoria GDDR5 non stanno reggendo il passo dello sviluppo di performance. Oggi sono disponibili chip da 7gbps e quelli da 8gbps sono in arrivo, ma la tecnologia non ha futuro davanti a sé. La quantità di energia richiesta per aumentare l'ampiezza di banda non aumenta in modo lineare: più veloce diventa la GDDR5, minore è la sua efficienza energetica. Le GPU tendono ad avere limiti netti di TDP (thermal design power), e in prospettiva non ha senso continuare a lasciare che il sistema di memoria divori porzioni di energia sempre maggiori, quando si ottengono prestazioni migliori dedicando quest'energia al core della GPU.
A livello più ampio, la performance delle GPU sta aumentando a livelli che la GDDR5 non riesce a sostenere, con il rischio sempre più reale di creare dei colli di bottiglia. È necessaria una nuova soluzione ed è qui che HBM entra in gioco. A differenza dei moduli individuali di GDDR5 saldati sulla board e collegati al controller di memoria della GPU, HBM offre una soluzione molto più raffinata. I moduli di memoria individuali sono sovrapposti uno sull'altro, collegati tramite un "sistema inter-silicon" (TSV) e separati da micro-bump. Un solo chip di GDDR5 su un'interfaccia a 32-bit offre fino a 28GB/s di banda. In confronto, un blocco di HBM a 1024 bit supera i 100GB/s di bandwidth (Hynix, partner di AMD, offre una soluzione che viaggia precisamente a 128GB/s) e contemporaneamente riduce in modo significativo il voltaggio. L'efficienza è migliorata anche dall'applicazione alla GPU e ai blocchi HBM di un "interposer" che collega i due elementi molto più da vicino.
AMD dice che ogni blocco di HMB ha quattro chip di memoria da 256MB sovrapposti verticalmente, e che i primi prodotti avranno quattro di questi blocchi raggruppati all'interno delle sue nuove GPU (che dovrebbero essere una versione più potente della sua attuale tecnologia GCN, anche se la cosa non è ancora confermata). In teoria, dunque, dovremmo avere una banda totale di 512GB/s (contro i 320GB/s della R9 290X e i 336.5GB/s della Titan X di Nvidia). La notizia leggermente meno buona è che la quantità totale di memoria non andrà oltre quella degli attuali modelli di fascia alta prodotti da AMD. Joe Macri ha ridimensionato la questione durante la presentazione, ma in un mondo in cui i titoli moderni richiedono già 4GB a 1440p, questo rappresenta un problema, in particolare se si riveleranno veritieri i rumor secondo i quali la prossima GTX 980 Ti dovrebbe montare 6GB di GDDR5. D'altro canto, la maggiore ampiezza di banda dovrebbe aiutare nelle applicazioni più intensive che attualmente incontrano un collo di bottiglia nella memoria, come ad esempio il multi-sampling anti-aliasing (MSAA).
Consolidare i moduli di memoria in uno spazio molto più ristretto offre anche altri vantaggi. Lo spazio richiesto per inserire i singoli moduli sul PCB è una delle ragioni principali per le dimensioni così ampie delle schede grafiche. Generalmente, quattro chip da 256MB occupano un'area di 672mm2, mentre l'equivalente sovrapposto di HBM soltanto 35mm2. Anche considerando l'arrivo di moduli da 512MB di GDDR5, il risparmio in termini di spazio resta enorme. AMD dice che le dimensioni del PCB della sua R9 290X, RAM inclusa, ammontano a 9900mm2, mentre un equivalente basato su HBM occuperebbe meno di 4900mm2. Si tratta di un risparmio di oltre il 50%, quindi le prossime Radeon top di gamma potrebbero non soltanto essere molto potenti, ma anche decisamente più piccole e applicabili a form-factor compatti.
Al di là delle applicazioni nelle schede grafiche, possiamo aspettarci che la tecnologia HBM venga applicata anche in altri contesti. Al momento, le APU di AMD (che combinano core CPU x86 con grafica integrata GCN) sono rallentate dalla scarsa ampiezza di banda della memoria DDR3. Inserirvi la nuova RAM HBM aumenterà i costi, ma finalmente potrebbe portarci a vedere APU capaci di offrire un gaming di livello alto. Inoltre, alcune versioni future della tecnologia HBM potrebbero essere applicate anche al mondo console. Il partner di AMD nel progetto HBM (un'azienda specializzata in memoria che si chiama Hynx) ha già annunciato la sua roadmap per HBM, dandoci un'idea della scalabilità futura. I blocchi, attualmente da 1GB, diventeranno da 4 e persino da 8GB, mentre l'ampiezza di banda raddoppierà.
La domanda, dunque, è: come risponderà a tutto questo l'arci-rivale Nvidia? A breve termine una potenziale Radeon R9 390X andrà testa a testa con la GTX 980 Ti, una versione leggermente rivista al ribasso della Titan X. Sarà un confronto affascinante, dal momento che la scheda di Nvidia avrà probabilmente più memoria ma non avrà i vantaggi offerti da HBM in termini di ampiezza di banda.
Fino a che punto, dunque, una banda maggiore avrà impatto sulla performance di gioco? Senz'altro tornerà utile per gestire effetti di post-processing e MSAA ma il design delle console praticamente obbliga a relegare i calcoli più pesanti dal punto di vista della banda nella cache L2 della GPU. Inoltre, con i titoli PC attuali, overcloccando il core della GPU si ottiene un impatto molto maggiore sul frame-rate che non overcloccando la GDDR5. Almeno a breve termine, dunque, i vantaggi più importanti della tecnologia HBM potrebbero derivare dal risparmio in termini di spazio e dall'efficienza energetica.
Ad ogni modo, va sottolineato il fatto che HMB non è una tecnologia completamente proprietaria. Il concept di moduli di memoria sovrapposti non è poi così originale: AMD dice di aver lavorato sulla tecnologia per sette anni ma i principi su cui essa si basa sono noti e Nvidia ha già mostrato un prototipo che adotta una soluzione simile. Si tratta di ciò che troveremo nella futura architettura Pascal, che dovrebbe debuttare nel 2016. Resta però il fatto che AMD sarà la prima ad arrivare sul mercato con le sue nuove schede, che non vediamo l'ora di mettere alla prova.