معرفی حافظه‌های جدید HBM: آیا دوران حافظه‌های GDDR5 به پایان رسیده است؟

چندین سال است که کارت‌های گرافیک با حافظه‌های GDDR5 در حال تولید است و توانسته به بسیاری از نیازهای کاربران پاسخ دهد. این حافظه‌ها با ویژگی‌‌ها و قابلیت‌های بسیار خوبی که دارند، پس از استفاده از حافظه‌های DDR3، یک انقلاب در صنعت تکنولوژی به حساب می‌آیند و قدرتمندترین کارت‌های گرافیک نیز از این نوع حافظه‌های استفاده می‌کنند.

اما به تازگی کمپانی AMD در ساخت پرچم‌داران خود یعنی R9 Fury و R9 Fury X از نسل جدید حافظه‌های HBM (یا High Bandwich Memory) به معنی “حافظه‌های با پهنای باند بالا” استفاده کرده است و سبب شده تا پهنای باند کارت‌های گرافیک این شرکت به طرز شگفت‌آوری افزایش پیدا کند. در این مقاله قصد داریم تفاوت عملکرد حافظه‌های HBM و GDDR5 را بررسی کرده و ببینیم که آیا واقعا نیازی به این حافظه‌های می‌باشد؟ بپیشنهاد می‌کنم رای آشنایی بیشتر با قسمت‌های مختلف کارت گرافیک و آشنایی بیشتر با مفهوم “پهانی باند”، مقاله‌ی قبلی ما در مورد “اورکلاک کارت گرافیگ” را مطالعه نمایید.

محدودیت‌ حافظه‌های فعلی

تولید قطعات کامپیوتری جدیدتر و قدرتمندتر کار سختی نیست و با صرف زمان و هزینه، می‌توان سخت‌افزاری قدرتمند را تولید کرد. البته این کار نیازمند زمان زیادیست و در کنار قدرت قطعات که سازندگان به دنبال افزایش آن هستند، مسائل دیگری همچون ایرادات، عدم سازگاری کامل، دستورها و توابع درایورهای نرم‌افزاری، گلوگاه‌ها و … از مشکلات دیگری هستند که سبب شده مهندسین شرکت‌های مختلف همه‌روزه درگیر آنها باشند. محدودیت‌ حافظه‌های فعلی نیز یکی از همین گلوگاه‌ها است که افراد زیادی به دنبال رفع آن هستند.

این گلوگاه‌ها می‌تواند باعث جلوگیری از نوآوری‌های مختلفی که می‌تواند وجود داشته باشد اما شاهد آنها نیستیم، شود. در برخی از تست‌ها انتظار می‌رود که یک پردازنده‌ی 16-هسته‌ای بتواند بسیاری از مشکلات محدودیت و گلوگاه را برطرف سازد اما چنین نیست و باز هم شاهد این موراد هستیم. در یک کامپیوتر، تاخیر زمانی کمتر، نیازمند پهانی باند بالاتر است و یکی از دلایل اصلی کمپانی‌های مختلف برای افزایش پهنای باند کارت‌های گرافیک خود، همین موضوع می‌باشد.

اصلی‌ترین محدودیت‌ حافظه‌های GDDR5، پهانی باند این نوع حافظه‌ها می‌باشد که سبب می‌شود سرعت انتقال داده‌ها میان بخش‌های مختلف کاهش پیدا نماید. در واقع، موضوع اصلی این است که چیپ به کار رفته چگونه و تا چه اندازه‌ای با پردازشگر اصلی (GPU) در ارتباط بوده و می‌تواند اطلاعات را منتقل نماید. برای افزایش تماس چیپ و GPU، ما مجبور هستیم تا تعداد چیپ‌ها را افزایش دهیم که خب این موضوع، اصلا راه حل مناسبی برای افزایش پهنای باند نیست چرا که باعث بزرگتر شدن کارت شده و در عین حال، نیاز به سیم‌هایی بلندتر برای اتصال و برق‌رسانی می‌باشد. همچنین این موضوع نیازمند برق بیشتری است.

با اینکه با چنین روشی و البته موارد دیگر می‌تواند قدرت و پهنای باند کارت گرافیک‌های فعلی را افزایش داد، باید به هزینه‌ی بیشتر آن که به صرفه نخواهد بود نیز توجه نمود. همچنین در این شرایط، میزان بهره‌وری کارت گرافیک نیز کاهش پیدا می‌کند چرا که علی‌رغم برق بسیار بیشتری که کارت بدان نیاز پیدا می‌کند، عملکرد کارت گرافیک تا آن حد افزایش پیدا نخواهد کرد.

همین موضوع افزایش مصرف برق، دلیل اصلی تولید بسیاری از منبع‌های تغذیه با ظرفیت بسیار بالا است تا کاربران بتوانند از کارت‌های گرافیکی همچون TITAN-X با حافظه‌ی GDDR5 استفاده نمایند. حالا که دنیای تکنولوژی به سوی کوچک و کوچک‌تر شدن پیش می‌رود، خنک کردن این وسیله‌ها در کنار افزایش قدرت پردازشی آنها کار واقعا مشکلی می‌باشد. پس برای تولید این کارت‌های گرافیک، باید یا سیم‌های بلندتر، برق بیشتر، هزینه‌ی بیشتر و فضای بیشتر و به کار گرفتن سیستم خنک‌کنندگی بیشتری را برای کارت‌هایی با حافظه‌ی GDDR5 در نظر بگیریم و یا اینکه عملکرد و توان پردازشی کارت گرافیک را کاهش دهیم.

اما حافظه‌های HBM (یا High Bandwich Memory) چیست؟

HBM نوع جدید از حافظه‌هایی است که برای اولین بار شرکت AMD در کارت‌های جدید خود با معماری FIJI استفاده کرده و در این حافظه‌ها، سعی کرده تا رم‌ها و یا حافظه‌های مختلف را بر روی یکدیگر قرار داده و به جای اینکه عرض چیپ را افزایش دهد، ارتفاع را بیشتر می‌کند. این موضوع می‌تواند سبب ارتباطات بیشتر چیپست با پردازشگر اصلی شود و در کنار افزایش پهانی باند، نیازی به ارتباطات بیشتر برق نباشد.

این در حالیست که در حافظه‌ی GDDR5، خود پردازشگر (GPU) را بر روی قالب سیلیکون قرار داده و اطراف آن را به وسیله‌های چیپ‌ها احاطه می‌نماید. اما در حافظه‌های HBM، این موضوع کاملا متفاوت است و قطعه‌ی سیلیکونی در قسمت میانی قرار گرفته، و در چهار طرف از آن، چیپ‌های خارج از تراشه بر روی یکدیگر قرار می‌گیرند و علاوه بر آن نیز، اصطلاحا یک سیلیکون منطقی (Logic Silicon Die) در آن بخش‌ها وجود دارد که می‌تواند سرعت ارتباطات را میان سیلیکون اصلی و حافظه‌ی خارجی بهبود بخشد.

این شکل قرارگیری چیپ‌ها در اطراف سیلیکون اصلی، می‌تواند باعث کمتر شدن مصرف برق، تاخیر زمانی، دمای تولید شده و افت و خیزهای برق‌رسانی گردد. در واقع تمام صحبت حافظه‌های HBM پیرامون بهره‌وری و افزایش عملکرد کارت در کنار کاهش هزینه‌ها و نیازهای اضافی می‌باشد. همچنین تعداد بالای چیپ‌های خارج از تراشه اطراف سیلیکون اصلی، سبب خواهند شد تا پهنای باند کارت گرافیک به میزان قابل توجهی افزایش پیدا کند.

به عنوان مثال، یک چیپ GDDR5 از یک حافظه با باس 32-بیتی و با پهانی باند 7Gbps پشتیبانی خواهد کرد در حالی که چیپ‌ها و یا حافظه‌ی HBM، می‌توانند از حافظه‌ای با باس 1024-بیت و پهانی باند 124Gbps پشتیبانی نمایند!

با توجه به صحبت‌های یکی از مدیران ارشد شرکت AMD، آقای Joe Macri، بهره‌وری در حافظه‌های HBM نیز به میزان قابل توجهی افزایش پیدا کرده است. به عنوان مثال یک حافظه‌ی HBM می‌تواند به وسیله‌ی هر واقت برق، پهانی باندی معادل با 35Gbps را در اختیارمان قرار دهد در حالی که توان حافظه‌های GDDR5، تنها یک سوم این میزان یعنی 10.5Gbps است. البته این تنها برای گیمرها حائز اهمیت نیست بلکه چنین پهنای باندی می‌تواند قابلیت اورکلاک‌ کارت‌های تولید شده را نیز تا حد قابل توجهی افزایش دهد.

اما واقعا به چنین حافظه‌هایی نیاز است؟

احتمالا نه، حداقل در زمان فعلی. در حال حاضر، شاید یکی از اصلی‌ترین قطعاتی که یک گیمر بخواهد آن را برای قدرت بیشتر سیستم خود ارتقاء دهد، حافظه‌ی اصلی رم باشد. شاید هنوز نیازی به پهنای باند بسیار بالای حافظه‌های HBM وجود نداشته باشد.

در کنار یک پردازنده‌ی قدرتمند، کارت گرافیک و حافظه‌ی اصلی رم، مهم‌ترین قطعاتی هستند که می‌توانند برای افزایش سرعت و عملکرد سیستم به کمک کاربران بیایند. شاید خالی کردن فضای اضافی رم هم بتواند تا اندازه‌ی قابل توجهی، عملکرد رم‌ها را افزایش دهد. همانطور که می‌دانید، برای اجرای بازی‌ها در رزولوشن‌های بالاتر به پهنای باند بیشتری نیاز است. زمانی که کاربران حجم حافظه‌ی رم سیستم خود را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهند، پهنای باند فوق‌العاده بالایی در اختیار آنها قرار خواهد گرفت که می‌تواند تا حد نسبتا زیادی، نیاز به حافظه‌ی HBM را کاهش دهد.

البته معنای این موضوع، این نیست که تنها گیمرها می‌توانند از پهانی باند بالاتر استفاده کنند و High Bandwich Memory، هیچ کارایی برای سایر افراد ندارد. نه اینگونه نیست، باید بدانید افرادی که شغل آنها، ویرایش ویدئوها و تصاویر مختلف می‌باشد می‌توانند تا حد زیادی از این پهانی باند بالا که حافظه‌ی HBM در اختیار آنها قرار می‌دهد، استفاده نمایند. از آنجایی که استفاده از نسل اول حافظه‌های HBM، نیازی به تغییر مادربورد ندارد و از آنه می‌توان بر روی شکاف‌های توسعه‌ی PCI-E استفاده کرد، شاید ارتقاء کارت گرافیک و خرید یکی از کارت‌های جدید AMD، بتواند تفاوت آن را با یکی از کارت‌های قدرتمند بازار با حافظه‌ی GDDR5، بهتر مشخص کند.

اما واقعا این مورد برای بسیاری از افراد عادی، موضوع مهمی نیست و شاید فعلا نیازی به آنها نباشد. در حال حاضر، مهم‌ترین موضوعی که کمپانی‌های مختلف در حال رقابت بر سر آن هستند، افزایش کارایی و قدرت کارت‌های گرافیک با طراحی مدارها و معماری‌های مختلف برای پرچم‌داران خود می‌باشد. اگر سری به تست‌های رسمی که از سوی AMD منتشر شده بزنید، کارت R9 Fury X با داشتن حافظه‌ی HBM، در مقابل کارت گرافیک Nvidia GTX 980ti، آنطور که تصور کنید عمل نکرده است. البته اینجا قصد مقایسه این کارت‌ها را با یکدیگر نداریم و تنها خواستیم به اهمیت معماری کارت‌های گرافیک اشاره‌ای داشته باشیم. در آینده نزدیک، قصد مقایسه‌ی این دو کارت را با یکدیگر داریم که پیشنهاد می‌کنم به هیچ وجه مطالعه‌ی آن را زا دست ندهید.

یکی از اصلی‌ترین دلایلی که کمپانی AMD از حافظه‌ی HBM در کارت جدید خود استفاده کرده، به کارگیری تلویزیون‌ها و مانیتورهایی با وضوح تصویر 4K و 8K برای انجام بازی‌های رایانه‌ای می‌باشد. وضوح تصویر بالاتر، نیازمند پهانی باند بیشتر است و اینجا، درست زمانیست که حافظه‌های جدید HBM می‌توانند کارت‌های گرافیک GDDR5 را مغلوب خود کنند. البته این بدان معنا نیست که باید زمان خداحافظی با حافظه‌ی GDDR5 رسیده، اما شاید در آینده نیز شاهد به کارگیری این نوع از حافظه‌ها توسط انویدیا نیز باشیم.

با تک‌نیوز و مقایسه‌ی AMD R9 Fury X و Nvidia GTX 980ti در روزهای آینده همراه باشید.