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HBM Technologie erklärt und analysiert (2/2)

Innovative Datenkommunikation

Als besonders innovativ darf bei HBM also die Gestaltung der Datenkommunikation durch die Lagen der Speicher-Chips angesehen werden. Dies ist erst möglich durch Through-Silicon-Vias (TSV), also die Durchkontaktierung der einzelnen Chip-Dies bis zum Interposer und von dort aus zur GPU. Die dadurch enorm reduzierte Wegstrecke (im Vergleich zu herkömmlichen Leiterbahnen eines PCB) sorgt für eine bessere Kommunikation und verringert den Aufwand, der für saubere (pünktlich ankommende) Takte bei GDDR5 betrieben werden muss, deutlich.

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Die Vergleichbasis in AMDs Präsentationsfolie ist allerdings irreführend. Denn einerseits kann ein HBM Die-Stack schlecht mit einem einzelnen GDDR5-Chip verglichen werden, wenn das Ziel eine bestimmte Gesamtspeicherkapazität ist. Andererseits setzt AMD gar nicht GDDR5-Speicher mit 1750 MHz Takt ein - auf der R9 290X sind es GDDR5-Chips mit 1250 MHz.

Berücksichtigt man diese Disparität, dann sind einem 4-Hi-Stack vier GDDR5-Chips der R9 290X gegenüberzustellen (jeweils 1 GB Kapazität bei HBM und GDDR5). Diese kommen bei besagten 1250 MHz Takt mit 4x32 Bit Interface-Breite auf 80 GB/s Bandbreite. Doch auch bei dieser Betrachtung wird die Bandbreite durch HBM im Vergleich zu GDDR5 (theoretisch) um 60 Prozent auf 128 GB/s gesteigert. Oder insgesamt theoretische 320 GB/s gegen theoretische 512 GB/s (bei 500 MHz Takt).

Genauso drastisch sieht der Unterschied bei der Performance-per-Watt aus. Mehr als 50 Prozent Energie soll HBM im Vergleich zu der GDDR5-Konfiguratin einer Radeon R9 290X einsparen. In Kombination mit dem höheren Datendurchsatz von HBM entsteht so ein schön langer Balken in AMDs Präsentationsfolie.

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TweakPC holt ob solch faszinierender Grafiken ungerne auf den Boden der Tatsachen zurück, aber gemäß unserer Berechnungen summiert sich der Verbrauch von 4 GB GDDR5 bei einer Radeon R9 290X auf rund 30 Watt. Mit 4 GB HBM werden es insgesamt runde 14 Watt sein. Das ist also tatsächlich weniger als die Hälfte an Verbrauch, jedoch erscheinen 16 Watt Differenz in Anbetracht von 250 Watt TDP einer Radeon R9 290X als nicht sonderlich viel, entsprechen nämlich 6,4 Prozent des gesamten Energiebudgets.

Insofern erscheint das Argument AMDs, durch den Einsatz von HBM innerhalb des gesamten Energiebudgets einer Grafikkarte mehr Energie und somit Leistungsfähigkeit für die GPU freizuräumen, etwas übertrieben. Die Neuverteilung von 16 Watt Energie durch Einsatz von HBM wird alleine nicht genügen, um zu Nvidia aufzuschließen - setzt man für eine HBM-GPU die gleiche TDP voraus, wie für eine Radeon R9 290X.

Allerdings gilt das nur für die erste Generation des HBM-Speichers. In der zweiten Generation, deren Einsatz AMD für 2016 angekündigt hat, wird sich die mögliche Kapazität eines HBM-Stacks vervierfachen, die Bandbreite soll sich verdoppeln. Insofern würde sich dann bei bei konstant bleibender Bandbreite (512 GB/s) die Gesamtspeicherkapazität auf 8 GB verdoppeln können, während sich dank Halbierung der Anzahl der HBM-Stacks der Energieverbrauch abermals auf dann nur noch rund 7 Watt halbierte.

Und auf diese Art und Weise sollte HBM letztendlich auch verstanden werden: Als Speicher-Technologie, der AMD erstmals in einem konkreten Produkt zum Durchbruch verhilft und deren Entwicklungszyklus noch ganz am Anfang steht, mit viel Potenzial in den kommenden Jahren. Demgegenüber darf GDDR5 als ausentwickelt betrachtet werden und bietet keine nennenswerte Perspektive mehr.

Achso und ja: In der ersten Generation wird HBM bei AMD "nur" eine Gesamtkapazität von 4 GB aufweisen. Dass das auch für Gaming mit 4K-Auflösungen genügen soll, da gibt sich AMD zuversichtlich - der zur Verfügung stehende Speicher müsste nur effizienter genutzt werden. Wie genau das umgesetzt wird, darüber verriet AMD nichts. Aber ein Teil der Antwort könnte mit den "Tonga"-GPUs (Radeon R9 285) bereits gegeben worden sein.

19.5.15 / jm

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