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LARGE BANDE-PASSANTE MÉMOIRE (HBM) PREMIÈRE PARTIE MAI 2015 PROBLÈME N°1 DE L'INDUSTRIE LA GDDR5 EST SUR LE POINT DE RESTREINDRE LA CROISSANCE DE LA PERFORMANCE DES GPU Les plateformes et les appareils doivent équilibrer la consommation d'énergie entre la DRAM et les circuits logiques PERFORMANCE AMD a anticipé ce problème il y a sept ans et a commencé à rechercher une solution ÉNERGIE TOTALE La GDDR5 entre dans la zone d'inefficacité de la courbe énergie/performance TEMPS Prochainement ! Alimentation mémoire Alimentation PC Performance GPU Estimations AMD internes, tableau à valeur d'illustration uniquement. 2 CARTES GRAPHIQUES AMD RADEON™ - MISE À JOUR | MAI 2015 PROBLÈME N°2 DE L'INDUSTRIE GDDR5 IMPOSE AUSSI DES CONTRAINTES DE FORMAT La taille des puces de GDDR5 ne se réduit pas avec le temps Un grand nombre de dispositifs sont nécessaires pour obtenir une large bande-passante 110 mm L'alimentation requise par la GDDR5 nécessite d'intégrer des régulateurs de tension plus importants Tout ceci détermine le format d'un produit hautes performances 3 CARTES GRAPHIQUES AMD RADEON™ - MISE À JOUR | MAI 2015 90 mm Une part significative de la surface de la carte est occupée par les interfaces de GDDR5 Surface du circuit imprimé occupée par l'ASIC et la mémoire (R9 290X) HISTORIQUEMENT : NOUS AVONS RÉSOLU CE PROBLÈME EN RÉTRÉCISSANT ET EN INTÉGRANT LES FONCTIONS Processeur Intel 4004 Intel P5 Source : proyectoyautja.proboards.com Source : gecko54000.free.fr 1971 Graphiques Multimédia 1989 1993 AMD Ontario Réalité virtuelle immersive Intel Haswell Source : Extremetech.com 2003 2010 2013 Cache et FPU North Bridge South Bridge Intel 486 AMD K8 AMD Kabini Source : gecko54000.free.fr 4 CARTES GRAPHIQUES AMD RADEON™ - MISE À JOUR | MAI 2015 2015 Superposition de circuits AMD HBM Source : bytesandbits.it Les photographies sont utilisées à titre purement informatif. Aucune approbation n'est formulée explicitement ou implicitement. PROBLÈME N°3 DE L'INDUSTRIE L'INTÉGRATION SUR LA PUCE N'EST PAS IDÉALE POUR LA DRAM La DRAM n'est pas adaptée ou ne présente pas d'avantage coût-efficacité pour l'intégration d'une architecture optimisée pour les circuits logiques (Soc ou GPU par exemple)... ...mais il est nécessaire d'intégrer la DRAM pour améliorer la performance, l'énergie ou le format Une autre manière d'intégrer la DRAM doit être explorée 5 CARTES GRAPHIQUES AMD RADEON™ - MISE À JOUR | MAI 2015 DRAM SSD RTUE IVR OPTIQUE LOGIQUE LES INTERFACES HORS PUCE SONT DIFFICILEMENT RÉDUCTIBLES LA COMMUNICATION EST LIMITÉE PAR LA CONSOMMATION D'ÉNERGIE, LA LATENCE ET LE FORMAT Pourquoi ne pas accélérer les performances de la GDDR5 ? Plus de bande-passante demande plus d'énergie Les CPU et les GPU plus rapides demandent plus de bande-passante La consommation d'énergie de la DRAM suit une courbe non linéaire : la consommation d'énergie devient disproportionnée quand la bande-passante augmente 6 CARTES GRAPHIQUES AMD RADEON™ - MISE À JOUR | MAI 2015 LOGIQUE DRAM L'INTERPOSEUR LA PROCHAINE ÉTAPE DE L'INTÉGRATION Place la DRAM le plus près possible du circuit logique Une plus grande proximité permet des largeurs de bus extrêmement importantes Circuit logique Une plus grande proximité simplifie la communication et le timing Permet d'intégrer des technologies disparates comme la DRAM 7 CARTES GRAPHIQUES AMD RADEON™ - MISE À JOUR | MAI 2015 CPU/GPU Substrat package Une plus grande proximité améliore remarquablement la bande-passante par watt AMD développe des partenariats industriels avec ASE, Amkor et UMC pour créer la première solution d'interposeur à volumes élevés réalisable Mémoire superposée Interposeur LARGE BANDE-PASSANTE MÉMOIRE DRAM CONÇUE POUR UN INTERPOSEUR Un nouveau type de puce de mémoire avec une faible consommation d'énergie et une largeur de bus ultra étendue Un grand nombre de ces circuits sont superposés comme les étages d'un immeuble Circuit DRAM HBM Circuit DRAM HBM Circuit DRAM HBM Circuit DRAM HBM Circuit logique Nouvelles interconnexions, appelées « voies traversantes » (ou Through-Silicon Vias TSV) et « µbumps », connectent les circuits de DRAM entre eux Les TSV et µbumps sont aussi utilisés pour connecter le SoC/GPU à l'interposeur AMD et SK Hynix travaillent en partenariat pour définir et développer la première spécification complète et le prototype de HBM 8 CARTES GRAPHIQUES AMD RADEON™ - MISE À JOUR | MAI 2015 Interposeur Substrat TSV Microbump PHY PHY GPU/CPU/Soc Die HBM VS. GDDR5 HBM : UNE MÉMOIRE DIFFÉRENTE DE LA GDDR5 TSV Circuit central DRAM Circuit central DRAM DRAM Circuit central DRAM Substrat Circuit central DRAM Circuit de base IFBGA Roll Iu-Bump GDDR5 Réunis 32 bits Largeur de bus Jusqu'à 1 750 MHz (7 Go/s) z Vitesse d'horloge Jusqu'à 500 MHz (１ Go/s) Jusqu'à 28 Go/s par circuit Bande passante >100 Go/s par couche 1,5 V Tension 1,3 V 9 CARTES GRAPHIQUES AMD RADEON™ - MISE À JOUR | MAI 2015 HBM 1024 bits HBM VS. GDDR5 AMÉLIORATION DE L'EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE AVEC HBM SUPERPOSÉE2 GDDR5 10,66 35+ HBM Go/s de bande-passante par Watt Source : AMD La mémoire HBM et l'interposeur offrent plus de bande-passante avec la GDDR5 pour plus de 50 % d'énergie requise en moins.3 La mémoire HBM rééquilivre la consommation d'énergie entre la DRAM et les circuits logiques pour protéger la croissance de la performance GPU 10 CARTES GRAPHIQUES AMD RADEON™ - MISE À JOUR | MAI 2015 HBM VS. GDDR5 IMPORTANTE ÉCONOMIE D'ESPACE 28 mm 5 mm 24 mm 7 mm HBM 1 Go 94 % D'ESPACE EN MOINS1 Format ultra compact, à l'échelle GDDR5 1 Go 11 CARTES GRAPHIQUES AMD RADEON™ - MISE À JOUR | MAI 2015 PENSEZ PLUS PETIT AVEC L'INTERPOSEUR ET LA MÉMOIRE HBM < 70 mm GDDR5 1 Go (4 x 256 Mo) : 28 x 24 mm = 672 mm2 < 70 mm HBM superposée 1 Go : 5 x 7 mm = 35 mm2 ‒ 19 fois moins de surface pour le même volume de DRAM Circuit imprimé de 9900 mm2 pour un GPU AMD Radeon™ R9 290X et RAM Surface du circuit imprimé occupée par un ASIC avec HBM 110 mm Circuit imprimé de <4900 mm2 pour un ASIC basé sur HBM 90 mm ‒ Circuit imprimé >50 % plus compact Surface du circuit imprimé occupée par l'ASIC et la mémoire (R9 290X) 12 CARTES GRAPHIQUES AMD RADEON™ - MISE À JOUR | MAI 2015 HBM AVEC INTERPOSEUR : VITESSE, ÉNERGIE ET PETITS FORMATS UNE RÉVOLUTION DANS LA CONCEPTION DES CIRCUITS LARGE BANDE-PASSANTE MÉMOIRE Performance au dessus des DDR4/GDDR5/LPDDR4 EFFICACITE ÉNERGETIQUE Plus de 3 fois la performance par watt de la GDDR52 FORMATS COMPACTS 94 % moins de surface de circuit imprimé par rapport à la GDDR51 INNOVATION Nouvelles interconnexions, interposeur et type de DRAM conçus par AMD 13 CARTES GRAPHIQUES AMD RADEON™ - MISE À JOUR | MAI 2015 NOTES 1. Mesures effectuées par l'ingénierie AMD sur une GDDR5 1 Go (IC 4x256 Mo) @ 672 mm2 vs. HBM 1 Go (1x4-Hi) @ 35 mm2. HBM-2 2. Test effectué par l'ingénierie AMD sur le GPU AMD Radeon™ R9 290X en comparaison avec un appareil basé sur la technologie HBM. Données obtenues via la mesure directe isolée du rendement énergétique des mémoires GDDR5 et HBM avec une utilisation de la totalité de la mémoire. L'efficacité énergétique a été calculée en Go/s de largeur de bande fournie par watt d'énergie consommée. AMD Radeon™ R9 290X (10,66 Go/s de largeur de bande par watt) et l'appareil basé sur la technologie HBM (35+ Go/s de largeur de bande par watt), AMD FX-8350, Gigaoctet GA-990FX-UD5, 8 Go DDR3-1866, Windows 8.1 x64 Professional, AMD Catalyst™ 15.20 Beta. HBM-1 3. Test effectué par l'ingénierie AMD sur le GPU AMD Radeon™ R9 290X en comparaison avec un appareil basé sur la technologie HBM. Données obtenues via la mesure directe isolée du rendement énergétique des mémoires GDDR5 et HBM avec une utilisation de la totalité de la mémoire. Appareil basé sur AMD Radeon™ R9 290X et HBM, AMD FX-8350, Gigaoctet GA-990FX-UD5, DDR3 8 Go-1866, Windows 8.1 x64 Professional, AMD Catalyst™ 15.20 Béta. HBM-3 14 CARTES GRAPHIQUES AMD RADEON™ - MISE À JOUR | MAI 2015 ATTRIBUTION Les informations présentées dans ce document le sont à titre purement informatif. Les informations contenues ici sont susceptibles d’être modifiées et d'être inexactes pour un grand nombre de raisons, dont (liste non restrictive) des modifications dans les produits et les feuilles de route, des changements de versions pour les composants et les cartes mères, des sorties de nouveaux modèles ou produits, des différences de produits entre des fabricants différents, des modifications de logiciels, des flash du BIOS, des mises à niveau de micrologiciels, etc. AMD ne se reconnaît aucune obligation d’actualiser ou de corriger les présentes informations. Néanmoins, AMD se réserve le droit de réviser ces informations et d’apporter de temps à autre des modifications au présent contenu sans obligation de notifier quiconque de ces révisions ou modifications. AMD NE FAIT AUCUNE AFFIRMATION OU GARANTIE CONCERNANT LE CONTENU ICI PRÉSENT ET N'ASSUME AUCUNE RESPONSABILITÉ EN CAS D'INEXACTITUDES, ERREURS OU OMISSIONS QUI POURRAIENT APPARAÎTRE DANS CES INFORMATIONS. ATTRIBUTION © 2015 Advanced Micro Devices, Inc. Tous droits réservés. AMD, Radeon, le logo AMD avec la flèche et leurs combinaisons sont des marques déposées de Advanced Micro Devices, Inc. Les autres noms ne sont cités que pour information et peuvent être des marques déposées de leurs propriétaires respectifs.. 15 CARTES GRAPHIQUES AMD RADEON™ - MISE À JOUR | MAI 2015
