显卡尺寸减半？AMD黑科技HBM详细解析

    半导体产品发展至今，一直遵循着摩尔定律：每18-24个月相同价格的集成电路上元件数量增加一倍，性能也提升一倍。几十年以来，这个规律都未曾被打破，不过从2010年开始，半导体技术的发展已经放缓，比较突出的体现就在于CPU和显卡产品上，我们可以看到产品性能的提升已经不再像过去那样快速。

    这其中的原因有许多，包括性能需求的放缓、全球经济疲软造成消费能力下降，以及制造工艺上的瓶颈限制。所以，这几年来，我们能够看到半导体产品发展的一个变化，那就是从追求性能开始慢慢趋向于减小芯片体积。

    由于制造工艺在现阶段已经不可能无止境提升，半导体制造企业开始将谋求新的突破，就是改变过去的设计/制造思路，比如CPU用的3D晶体管技术、存储用的3D芯片，都是为了在有限的空间下容纳更多的电路，从而实现更高的效能。

    虽然实现的原理有所差异，但是AMD的HBM（High Bandwidth Memory，高带宽存储）的最终目的是一样：减小体积、提升效率。并且是HBM将会是最先用于显卡产品上的技术。它能给我们带来什么呢？

HBM是什么？在显卡上如何实现

    HBM，也就是High Bandwidth Memory技术，译为高带宽存储，从字面意思上并不能够直接想象出它的实现方式。HBM的实现方式是芯片堆栈。也就是从原先的平铺方式更改为罗列在一起。

    AMD在CPU、GPU发展历史上做出了不少贡献，很多技术都是由AMD最先提出并实现。（然后拱手让与对手）。HBM也将是在显卡产品上最先一批推出、使用的革命性技术。

    HBM的示意图如上，这项技术的实现方式是：增加中介层，将CPU或GPU以及内存芯片通通置于中介层上，并且将存储单元垂直方向罗列。这样一来，可以让存储芯片与核心距离拉近，开启更高的总线位宽，简化通信过程，降低功耗。AMD与合作伙伴联合研发了首个中介层解决方案。

    相对于传统的GDDR5显存，HBM的总线位宽提升了30倍，因此频率需求会大大降低，最终位宽提升3.5倍，电压从1.5V降低到1.3V，如此一来不仅提高性能，还降低了功耗。

    最终结果是，HBM可以实现单位能耗下性能3倍的提升。

显卡体积能缩小一半？确实如此！

    那么，显卡使用了HBM技术后，能够带来怎样的变化呢？除了上述所说的性能提升、功耗增加之外，还有一个直观的变化就是芯片、PCB面积大幅缩小。因为我们知道，即便是HBM拥有先进的理念，但是GPU核心并不会有突破摩尔定律的突然飞速提升，因此其在显卡产品上最显著的变化会是在大小上。

相对于GDDR5，1GB容量的HBM显存只需要原来1/19面积

    以AMD Radeon R9 290X为例，GPU和显存PCB面积合计占用9900mm2，核心+显存面积可以缩小50%以上，这还是不考虑到封装阵脚所占用的空间。那么最终显卡成品一定是可以大幅减小的，但是至于厂商是否愿意这样做，就另当别论了。

仍有短板：HBM并非已完美无缺

    看起来，HBM是一个近乎无敌的新技术了：功耗低、体积小、性能强，事实是这样吗？并非如此。目前通过已有的技术资料来看，HBM仍有一个隐患存在。

    AMD、海力士联合研发的第一代HBM显存方案中，每一颗都采用四层Die进行堆叠，每个Die的容量为2Gb(256MB)，因此每颗容量为1GB。整体四颗，总的显存容量就是4GB。
8GB HBM也可以有，但那只能在Fiji VR双芯显卡上实现，每个核心还是4GB。如前所述，这只是第一代HBM的情况，明年的第二代就会翻一番。AMD计算域图形事业群CTO Joe Macri确认了这一点。

    也就是说，我们能看到的第一代使用HBM显卡的产品最多只有4GB容量，并且这个局限性是第三方厂商也无法改变的，没错，就算华硕、蓝宝石也不行，这远远超过了他们的能力范围。可想而知，在交火或者高分辨率下，4GB显存必然是一个隐患。当然，最终产品还未出炉，我们期待AMD可以尽可能的优化好这宝贵的4GB HBM显存，能够物尽其用。

    当然，瑕不掩瑜，不可否认HBM是这几年来我们在PC硬件领域看到的最大胆、最具想象力的创新技术，正如过去一样，AMD一直走在技术最前沿的，用它难以捉摸的想象力实现各种引领业界前进。并且AMD一直坚持自由开放的理念，相信这个技术在未来将会推广到各个领域。至于市场方面的业绩，似乎AMD并不是把它放在第一位。无论如何，我们期待采用HBM的新产品出现。■