電腦游戲玩家和高性能電腦對于顯示卡的要求很高,尤其是需要快速的顯示內存,HBM2和GDDR5X這些新技術將是最新的解決方案。
虛擬現實(Virtual Reality,簡稱VR)領域,沉浸式的虛擬現實環境需要的圖形處理能力是傳統3D應用程序和游戲的7倍,而人工智能(Artificial Intelligence,簡稱AI)領域,深度學習(Deep Learning,機器學習中一種基于對數據進行表征學習的方法)的語音識別軟件分析的樣品數量增加了10倍,錯誤率可以下降40%。在VR和AI這兩個領域的應用都運行在高度并行的圖形處理器上,這需要大量快速的內存來應付不斷增長的數據量。同樣地,越來越逼真的電腦游戲對于顯示內存的容量和速度要求也越來越強。事實上對于臺式電腦來說,如果從大型游戲的角度考慮,一直以來顯示卡內存再快、再多,也只是處于勉強夠用的程度。為了滿足4K分辨率的顯示需求以及VR和AI的更高要求,第五代的DDR顯示內存已經到了極限。需要有新的技術來解決這一問題,而GDDR5X和HBM2這兩種新技術是目前最有前途的“接班人”。
進化:GDDR5X
GDDR5繼任者GDDR5X的技術規范已經在2016年1月發布。從2016年夏天開始,英偉達的中高端顯示卡GeForce GTX 1080已經可以使用GDDR5X內存。GDDR5X通過改善GPU和顯存芯片之間的信號通路來適應新的挑戰,這使得顯示卡的布局有別于傳統的布局,因此,該顯示卡的基本結構有一些小的改動。而與2008年發展至今的GDDR5相比,GDDR5X的優點主要有以下3點。
16N預取替代8N預取
通過內部數據線的改進,現在每個時鐘周期芯片可以讀取或寫入64字節而不是32字節,這使得GDDR5X不必增加時鐘頻率帶寬也可以翻倍。
工作更有效率
GDDR5X采用現代化的制造工藝和較小結構寬度,操作電壓從1.5V降低到1.35V,有效地降低了釋放的熱量。
單個芯片的容量
在新規范中增加到4GB、6GB、8GB、12GB或16GB(GDDR5:512MB~8GB),其中的6GB和12GB是新增加的,這允許設備制造商根據設備的差異更靈活地進行選擇,這對于移動設備來說意義重大。
革命:HBM2
在突破GDDR內存技術局限性的問題上,2013發布的高帶寬存儲器(High Bandwidth Memory,簡稱HBM)技術提供了新的方法。它通過堆疊式的存儲器芯片和一個非常快速的“插入器”與GPU直接連接,不僅擁有更高的存儲密度,還可以提供更高的數據傳輸通道,擁有更快的傳輸速率,而且更節能。不過,HBM也并不是沒有缺點的,對于第一代HBM來說,重要的缺點是最大容量只有4GB,這對于游戲或者4K分辨率的內容已經有點不足,更難以應付虛擬現實或其他高性能的應用。此外,最高只有500MHz的時鐘頻率也相對較低。
自2016年開始,第二代HBM2已經逐步地解決了上述問題。通過每個芯片更高的存儲密度使更高的內存容量成為可能,并且時鐘頻率也達到了2GHz。此外,該技術將一個硬件存儲器信道虛擬為兩個偽通道模式,也可以被類似CPU超線程之類的技術更好地利用。目前,三星已經在批量生產堆疊4層的芯片,而SK海力士也準備開始生產堆疊式的芯片,據說有可能堆疊多達8層,這兩家制造商都希望能夠在2016年生產8GB容量的HBM2芯片。
這將會是HBM2的第一個產品,用于服務器和高性能計算的英偉達TeslaP100 GPU加速器,配備16GB的內存,在Pascal架構下可以實現720GB的帶寬,3倍于英偉達當前Maxwell架構的頂級顯示卡。
AMD則計劃在2017年的年初推出第一個HBM2顯示卡,不過,也有猜測AMD有可能在2016年就會推出被稱為“Vega”的新一代顯示卡,以應對英偉達的新產品。
最終的獲勝者
從技術的角度來看,HBM2可以提供比GDDR5X更高的性能,并且它的芯片采用3D設計,未來進一步發展的潛力很高。然而,它的價格仍然非常高,因而,它將繼續被用于昂貴的服務器和高端的游戲顯示卡上。
GDDR5X仍然使用常規的平面內存芯片技術,使用這種內存顯示卡相對來說更經濟實惠。因此,GDDR5X可以很快地應用于最新的高端顯示卡,并在維持合理價格的情況下提供極高的性能,將來要適用于VR顯示卡。