顯卡尺寸減半？AMD黑科技HBM詳細解析

2025-05-04 18:53:26

    半導體產品發展至今，一直遵循著摩爾定律：每18-24個月相同價格的集成電路上元件數量增加一倍，性能也提升一倍。幾十年以來，這個規律都未曾被打破，不過從2010年開始，半導體技術的發展已經放緩，比較突出的體現就在於CPU和顯卡產品上，我們可以看到產品性能的提升已經不再像過去那樣快速。

    這其中的原因有許多，包括性能需求的放緩、全球經濟疲軟造成消費能力下降，以及製造工藝上的瓶頸限制。所以，這幾年來，我們能夠看到半導體產品發展的一個變化，那就是從追求性能開始慢慢趨向於減小晶片體積。

    由於製造工藝在現階段已經不可能無止境提升，半導體製造企業開始將謀求新的突破，就是改變過去的設計/製造思路，比如CPU用的3D電晶體技術、存儲用的3D晶片，都是為了在有限的空間下容納更多的電路，從而實現更高的效能。

    雖然實現的原理有所差異，但是AMD的HBM（High Bandwidth Memory，高帶寬存儲）的最終目的是一樣：減小體積、提升效率。並且是HBM將會是最先用於顯卡產品上的技術。它能給我們帶來什麼呢？

HBM是什麼？在顯卡上如何實現

    HBM，也就是High Bandwidth Memory技術，譯為高帶寬存儲，從字面意思上並不能夠直接想像出它的實現方式。HBM的實現方式是晶片堆棧。也就是從原先的平鋪方式更改為羅列在一起。

    AMD在CPU、GPU發展歷史上做出了不少貢獻，很多技術都是由AMD最先提出並實現。（然後拱手讓與對手）。HBM也將是在顯卡產品上最先一批推出、使用的革命性技術。

    HBM的示意圖如上，這項技術的實現方式是：增加中介層，將CPU或GPU以及內存晶片通通置於中介層上，並且將存儲單元垂直方向羅列。這樣一來，可以讓存儲晶片與核心距離拉近，開啟更高的總線位寬，簡化通信過程，降低功耗。AMD與合作夥伴聯合研發了首個中介層解決方案。

    相對於傳統的GDDR5顯存，HBM的總線位寬提升了30倍，因此頻率需求會大大降低，最終位寬提升3.5倍，電壓從1.5V降低到1.3V，如此一來不僅提高性能，還降低了功耗。

    最終結果是，HBM可以實現單位能耗下性能3倍的提升。

顯卡體積能縮小一半？確實如此！

那麼，顯卡使用了HBM技術後，能夠帶來怎樣的變化呢？除了上述所說的性能提升、功耗增加之外，還有一個直觀的變化就是晶片、PCB面積大幅縮小。因為我們知道，即便是HBM擁有先進的理念，但是GPU核心並不會有突破摩爾定律的突然飛速提升，因此其在顯卡產品上最顯著的變化會是在大小上。

相對於GDDR5，1GB容量的HBM顯存只需要原來1/19面積

    以AMD Radeon R9 290X為例，GPU和顯存PCB面積合計佔用9900mm2，核心+顯存面積可以縮小50%以上，這還是不考慮到封裝陣腳所佔用的空間。那麼最終顯卡成品一定是可以大幅減小的，但是至於廠商是否願意這樣做，就另當別論了。

仍有短板：HBM並非已完美無缺

    看起來，HBM是一個近乎無敵的新技術了：功耗低、體積小、性能強，事實是這樣嗎？並非如此。目前通過已有的技術資料來看，HBM仍有一個隱患存在。

    AMD、海力士聯合研發的第一代HBM顯存方案中，每一顆都採用四層Die進行堆疊，每個Die的容量為2Gb(256MB)，因此每顆容量為1GB。整體四顆，總的顯存容量就是4GB。
8GB HBM也可以有，但那只能在Fiji VR雙芯顯卡上實現，每個核心還是4GB。如前所述，這只是第一代HBM的情況，明年的第二代就會翻一番。AMD計算域圖形事業群CTO Joe Macri確認了這一點。

    也就是說，我們能看到的第一代使用HBM顯卡的產品最多只有4GB容量，並且這個局限性是第三方廠商也無法改變的，沒錯，就算華碩、藍寶石也不行，這遠遠超過了他們的能力範圍。可想而知，在交火或者高解析度下，4GB顯存必然是一個隱患。當然，最終產品還未出爐，我們期待AMD可以儘可能的優化好這寶貴的4GB HBM顯存，能夠物盡其用。

    當然，瑕不掩瑜，不可否認HBM是這幾年來我們在PC硬體領域看到的最大膽、最具想像力的創新技術，正如過去一樣，AMD一直走在技術最前沿的，用它難以捉摸的想像力實現各種引領業界前進。並且AMD一直堅持自由開放的理念，相信這個技術在未來將會推廣到各個領域。至於市場方面的業績，似乎AMD並不是把它放在第一位。無論如何，我們期待採用HBM的新產品出現。■