PARTE 1 MAIO DE 2015 - AMD Partner...
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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
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OTA
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DE
SE
MP
EN
HO
Potência da memória Energia do PC Desempenho da GPU
3 NOTÍCIAS DAS PLACAS DE VÍDEO AMD RADEON™ | MAIO 2015
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
PROBLEMA Nº 2 DA INDÚSTRIA
110 MM
90
MM
Área do PCB ocupada por ASIC + Memória (R9 290X)
A GDDR5 TAMBÉM LIMITA OS TAMANHOS
4 NOTÍCIAS DAS PLACAS DE VÍDEO AMD RADEON™ | MAIO 2015
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.
5 NOTÍCIAS DAS PLACAS DE VÍDEO AMD RADEON™ | MAIO 2015
PROBLEMA Nº 3 DA INDÚSTRIA
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
6 NOTÍCIAS DAS PLACAS DE VÍDEO AMD RADEON™ | MAIO 2015
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
7 NOTÍCIAS DAS PLACAS DE VÍDEO AMD RADEON™ | MAIO 2015
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
8 NOTÍCIAS DAS PLACAS DE VÍDEO AMD RADEON™ | MAIO 2015
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
9 NOTÍCIAS DAS PLACAS DE VÍDEO AMD RADEON™ | MAIO 2015
z
HBM X GDDR5HBM: UMA MEMÓRIA DIFERENTE DA GDDR5
Pacote
DRAM
Substrato
IFBGA Roll
TSV
Matriz central da DRAM
Matriz central da DRAM
Matriz central da DRAM
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
10 NOTÍCIAS DAS PLACAS DE VÍDEO AMD RADEON™ | MAIO 2015
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
11 NOTÍCIAS DAS PLACAS DE VÍDEO AMD RADEON™ | MAIO 2015
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
12 NOTÍCIAS DAS PLACAS DE VÍDEO AMD RADEON™ | MAIO 2015
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
13 NOTÍCIAS DAS PLACAS DE VÍDEO AMD RADEON™ | MAIO 2015
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
14 NOTÍCIAS DAS PLACAS DE VÍDEO AMD RADEON™ | MAIO 2015
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
15 NOTÍCIAS DAS PLACAS DE VÍDEO AMD RADEON™ | MAIO 2015
ATRIBUIÇÃO
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