更好的显存HBM

为突破显示存储器的技术瓶颈，采用创新堆叠方案的高带宽存储器应运而生，它不仅拥有更宽的数据传输通道、比普通的图形存储器拥有更高的效率，而且更节能。

绝大部分电脑组件的技术都存在一定的技术限制，例如存储器的大小、性能、容量受到存储单元存储电荷的技术和连接方式的限制。因而，为了在固态硬盘上存储更多的数据，业界需要寻找突破这些技术瓶颈的方法。三星公司首家采用堆叠技术突破存储单元存储的技术限制，将闪存单元的存储密度从每芯片32GB提高到256GB，并推出容量高达2TB的固态硬盘。而通过这种堆叠的方案，高带宽存储器（High Bandwidth Memory，简称HBM）不仅拥有更高的存储密度，还可以提供更高的数据传输通道，拥有更快的传输速率，而且更节能。

AMD的R9 Fury X是第一个使用HBM显存的显示卡，它所使用的HBM显存通过4层存储芯片堆叠而成。因而，R9 Fury X比普通配备GDDR5显存的显示卡更节能，同时，拥有更快的传输速率。

除了AMD，韩国内存制造商SK Hynix也是HBM显存技术的推动者，他们计划在2016年推出第二代的HBM显存，有望能够进一步提高显示卡的性能，而在同一时间，使用GDDR5显存的显示卡在性能上并没有显著的改进。

突破性能极限

目前，显存占据显示卡的大部分空间，而且它们的能耗占显示卡能耗的1/3。由于4K分辨率和虚拟现实技术的发展对显示卡存储器的需求不断提高，所以在使用GDDR5显存的显示卡上，AMD公司为其高端显示卡配备了8GB的显存，16组存储器芯片围绕着GPU。由于每个存储器芯片需要经由32条线路连接到GPU，16个芯片将需要512条连接线路，形成512位（最大）的接口，所以在显示卡的印刷电路板中，已经无法容纳更多的存储芯片，无论是空间还是能耗都已经达到了极限。如果要进一步地增加显存，那么只能缩小存储芯片的尺寸或者增加存储芯片的存储密度。

高带宽存储器可以解决上述问题，并可以两倍于普通GDDR5显存的1024位接口与GPU连接。这里，硅通孔（Through Silicon Via，简称TSV）垂直互连技术和中介层（Interposer）两项重要的技术创新是关键。HBM由多个存储芯片堆叠而成，每一层包含多个存储体，也就是多个存储单元的分组。而TSV是一种用于堆叠芯片互连的技术，通过在硅晶圆上以蚀刻或激光的方式钻出直径约为10μm的小孔，再填充铜等金属，TSV可以实现多层芯片的连接。1024 TSV将垂直通过HBM的4个层，最终通过小触点利用微凸点（micro-bumps）技术与较低级别的逻辑控制系统连接，它们将组成每个具有128位带宽的8个通道，负责存储器堆栈与GPU或者显示卡其他输出端口（例如HDMI显示器端口或者主板的PCI-E）之间的数据传输。

5 000条数据传输线

HBM与GPU之间的数据传输是无法通过普通的数据线来实现的，因为每个HBM与GPU的连接线多达1 024条，当4块HBM环绕着GPU时，连接线将超过4 000条，再加上地址与控制命令的数据线，连接线约为5 000条。为此，一个被称为中介层的新元件将负责HBM与GPU的连接：中介层位于HBM模块与GPU的下方，原则上，中介层将会是一个不用于计算的芯片，只是负责简单的连接和引导。数以千计的TSV被连接到中介层，通过小触点连接，并由中介层导向GPU。

在HBM的架构中，中介层要求GPU和HBM彼此相邻，确保它们尽可能地接近，方可获得最佳的通信效果，TSV可以良好地散热。接口方面，每一个HBM 1024位的连接是普通GDDR5显存的两倍，因而，可以以一个较低的时钟频率实现每秒512GB的数据吞吐量。对于显存来说这是一个新的记录，而在上述各种因素的影响下，使用HBM显存的显示卡可以拥有更低的功耗以及产生更少的热量。不过，HBM也并不是没有缺点的，对于第一代HBM来说，重要的缺点是最大容量只有4GB，对于游戏或者4K分辨率的内容来说，这样的容量是足以应付的，但是一些特殊的图形功能，例如一个精心设计的抗锯齿系统，则需要更多的内存。为了满足未来的需求，SK Hynix目前正在开发2.0版本的HBM显存，2016年新一代的HBM将可能用于英伟达的下一个显示卡平台Pascal上。每个2.0版本HBM显存模块容量将可以达到8GB，并且与GPU的数据传输速率将翻一翻，达到1TB/s。