HBM2 - 2. Gen. High Bandwidth Memory

HBM 2 ist neben GDDR-5 ein Speichertyp für Grafikkarten und tritt in die Fußstapfen des HBM 1 Speichers. HBM ist die Kurzform für High Bandwidth Memory und zum Stand heute (11/2017) noch eine sehr junge Technologie, bei der einzelne Speicher-Chips zu so genannten Stacks übereinander gestapelt werden.

HBM 2 ist eine deutliche Weiterentwicklung und soll die Kinderkrankheiten des Vorgängers beseitigen. Folgende Tabelle zeigt die wesentlichen Unterschiede zwischen den aktuell eingesetzten Speichertypen:

GDDR5 HBM1 HBM2
DDR Speicherchips 16 - - - -
HBM Ebenen (Stacks) - 4 1 2 4
Kapazität 2/4/8/16 GB 4 GB 4/8 GB 8/16 GB 16/32 GB
Speichertakt
effektiv
6000 MHz 1000 MHz 2000 MHz
Speicherinterface 512 Bit 4096 Bit 1024 Bit 2048 Bit 4096 Bit
Speicherbandbreite 384 GB/s 512 GB/s 256 GB/s 512 GB/s 1024 GB/s

Höherer Takt: 2000 statt 1000 MHz

Der maximale Takt bei HBM 1 Speicher war auf 500 MHz beschränkt, was im DDR-Umfeld effektiven 1000 MHz entspricht. Durch HBM 2 wurden die Spezifikationen dahingehend geändert, dass der Takt nun auf 1000 MHz (2000 MHz effektiv) doppelt so hoch sein darf, was logischerweise einen deutlichen Leistungsschub mit sich bringt.

Mehr Grafikspeicher: von 4 auf 32 GB

Ein wesentlicher Nachteil von HBM 1 Speicher war die auf 4 GB begrenzte Speichergröße. Mit HBM 2 können Grafikkarten mit bis zu 32 GB Grafikspeicher bestückt werden. Ermöglicht wird dieses, da ein einzelner HBM-Stack nun nicht mehr maximal 1 GB, sondern 4 oder 8 GB zur Verfügung stellt (32 GB = 4 Stacks x 8 GB).

Im Fachjargon spricht man von 4-Hi oder 8-Hi Stacks, was aber nicht gleichbedeutend mit der Speichergröße an sich ist. Bei HBM 1 gab es nur 4-Hi Stacks, wobei jeder einzelne 1 GB Grafikspeicher zur Verfügung stellt. Bei HBM 2 besitzt ein 4-Hi Stack bereits 4 GB, 8-Hi sogar 8 GB. 

HBM 1 "4-Hi" = 1 GB
HBM 2 "4-Hi" = 4 GB
HBM 2 "8-Hi" = 8 GB

Ein weiterer Vorteil von HBM 2 ist, dass die Anzahl der Stacks variabel ist. Bei HBM 1 mussten die Grafikchip-Hersteller vier HBM-Stacks verbauen (wodurch der Grafikspeicher immer 4 GB beträgt). Bei HBM 2 können 1, 2 oder 4 Stacks verbaut werden, so dass HBM-Speicher auch bei Einsteiger- oder Mittelklasse-Grafikkarten sinnvoll verbaut werden können.


Im Vergleich: HBM 1 und HBM 2.
HBM 2 unterstützt 1, 2 oder 4 Stacks. Jeder Stack bietet 4 GB (4-Hi) oder 8 GB (8-Hi) an.

Die Grafik zeigt sehr deutlich, dass bei HBM 1 die Anzahl der Stacks fest auf 4 vorgegeben sind. Da jeder Stack 1 GB Speicher zur Verfügung stellt, beträgt die Gesamtkapazität 4 GB. Bei HBM 2 kommt wesentlich mehr Flexibilität dazu: man kann zwischen 1, 2 oder 4 Stacks wählen. Da jeder Stack 4 oder 8 GB besitzen kann, sind Grafikkarten mit 4, 8, 16 oder 32 GB Gesamtspeicher denkbar. 

Beispiel: die AMD Radeon Vega Frontier besitzt 2x 8-Hi Stacks und kommt somit auf 16 GB Grafikspeicher.

Variables Speicherinterface: 1024, 2048 oder 4096 Bit

Jeder einzelne HBM-Stack wird über ein 1024 Bit breites Speicherinterface angesprochen. Durch die variable Anzahl der HBM-Stacks variiert auch das Speicherinterface: bei nur einem HBM-Stack beträgt das "Gesamt"-Speicherinterface 1024 Bit, bei 2 Stacks 2048 Bit und bei 4 Stacks 4096 Bit.

Beispiel: die Radeon R9 Fury X (HBM 1) besitzt 4x HBM Stacks und kommt somit auf ein 4096 Bit breites Speicherinterface. Die Radeon Vega Frontier, bestehend aus 2x 8-Hi (HBM 2) Stacks lediglich über ein 2048 Bit breites Speicherinterface. Bei letzterer gleicht AMD die Einschränkung durch einen nahezu doppelt so hohen Takt aus.

Zusammenfassung HBM 2

HBM 2 verbessert die HBM-Technik durch...

  • eine variable Anzahl von Speicherstacks (1, 2 oder 4)
  • einem höheren Maximaltakt (2000 statt 1000 MHz)
  • mehr Grafikspeicher (bis zu 32 statt 4 GB)