Was man mit High Bandwith Memory (HBM) anfangen kann

Da man sich zum Fall "High Bandwith Memory [1]" (HBM) immer noch mehrheitlich an den eher technischen Angaben der Hynix-Präsentation [2] aufhält, welche zwar viel über Bandbreiten per Speicherchip und ähnliches sagt, aber wenig zu den Realitäten eines Grafikchips, sei hiermit die nachfolgende Modellrechnung aufgemacht: Für eine Grafikkarte mit 4 GB Speicher benötigt man in der ersten HBM-Generation vier HBM-Stacks mit jeweils 1 GB Speicher und jeweils 1024 Bit DDR Speicherinterface. Auf dem Grafikchip selber würde dann ein 4096 Bit DDR Speicherinterface arbeiten, welches mit 500 MHz DDR betrieben wird und somit auf eine Speicherbandbreite von 512 GB/sec kommt.

Will man dagegen gleich 8 GB Speicher haben, gibt es mehrere Wege: Zum einen ermöglicht die zweite HBM-Generation eine höhere Speicherdichte pro Stack, dies wäre die einfachste Lösung: Benutzt werden hierbei zwei HBM-Stacks der zweiten HBM-Generation mit jeweils 4 GB Speicher und jeweils 1024 Bit DDR Speicherinterface. Auf dem Grafikchip selber würde dann ein 2048 Bit DDR Speicherinterface existieren, welches allerdings mit 1000 MHz DDR betrieben wird und somit wieder auf eine Speicherbandbreite von 512 GB/sec kommt. Da in der zweiten HBM-Generation auch 8 GB pro HBM-Stack möglich sein werden, wäre auch eine Lösung mit nur einem HBM-Stack mit gleich 8 GB Speicher anwendbar. Durch das kleinere Interfaces des Grafikchips (1024 Bit DDR, da nur ein HBM-Stack) sänke in diesem Modell die Speicherbandbreite aber auf 256 GB/sec ab.

Man kann für 8 GB Speicher allerdings auch noch völlig anders herangehen, gerade wenn die zweite HBM-Generation noch nicht zur Verfügung stehen würde: In diesem Fall benutzt man einfach acht HBM-Stacks der ersten HBM-Generation. Dies würde auf Seiten des Grafikchips zu einem imposanten 8192 Bit DDR Speicherinterface zwingen und damit natürlich die Speicherbandbreite ebenfalls verdoppeln – auf dann 1024 GB/sec schon in der ersten HBM-Generation. Trotzdem bliebe jenes große Speicherinterface immer noch im Flächenbedarf sowie im Stromverbrauch weit unterhalb der Werte eines herkömmlichen GDDR5-Speicherinterfaces.

Allerdings ergibt sich hieraus auch schon eine gewisse Problematik: Zumindest die erste HBM-Generation ist sehr unflexibel bezüglich der verbauten Speichermengen – zu einer bestimmten Speichergröße gehört immer ein entsprechend großes Interface und damit eine festgelegte Speicherbandbreite. Aus heutiger Sicht mögen sich 512 GB/sec Speicherbandbreite für 4 GB Speicher großartig anhören, doch wenn HBM wohl erst mit einer neuen Grafikchip-Generation im Jahr 2016 antritt, werden 4 GB Speicher wohl deutlich zu wenig sein – und 8 GB Speicher erfordern in der ersten HBM-Generation größere Interfaces. Damit verdoppelt man nochmals die Speicherbandbreite – aber es ist fraglich, ob 1024 GB/sec Speicherbandbreite schon im Jahr 2016 gewollt bzw. seitens der Grafikchip überhaupt sinnvoll ausnutzbar sind.

HBM scheint erst mit der zweiten Generation richtig praktikabel zu werden, wo deutlich weniger HBM-Stacks benötigt werden, dafür eine gewisse Flexibilität bezüglich der Speichermenge existiert und durch die höheren Taktraten auch kleinere Interfaces gute Speicherbandbreiten ergeben. Erst mit der zweiten HBM-Generation wird jene Abstufung an Speicherbandbreite und Speicherkapazität möglich, welche für ein komplettes Portfolio an HBM-unterstützenden Grafikkarten notwendig ist. Dies muß die Grafikchip-Entwickler natürlich nicht davon abhalten, im Jahr 2015 vielleicht einen einzelnen HBM-unterstützenden Grafikchip für das HighEnd-Segment vorzuschicken, dafür ist die erste HBM-Generation durchaus verwendbar. Aber der große Schwung an HBM-unterstützenden Grafikkarten kommt wohl erst mit der zweiten HBM-Generation.