HBM - High Bandwidth Memory
High Bandwidth Memory, kurz HBM, ist ein Halbleiterspeicher der mit hoher Bandbreite mit einem Grafik- oder Hauptprozessor verbunden ist. HBM wurde ursprünglich von AMD und SK Hynix als breitbandiges Interface für einen großen Arbeitsspeicher entwickelt. Das Interface von HBM ist kein normaler Steckverbinder, wie er auf Hauptplatinen von Computern zu finden ist, sondern ein sogenannter Interposer aus Silizium. Dadurch kann das Interface von HBM wesentlich breiter ausgelegt sein (1.024 Bit statt 8 bis 32 Bit). Die Datenrate pro Pin ist genauso schnell, wie bei normalem Arbeitsspeicher und langsamer als die von Grafikkartenspeichern. Die höhere Datenrate wird also nur über die höhere Anzahl der Pins erreicht.
Funktionsweise und Aufbau
Anders als die üblichen DRAM-Bauformen setzt HBM nicht auf extrem hohe Taktraten auf den Datenleitungen, sondern auf extreme Parallelisierung. HBM kommuniziert über mehrere Tausend Leitungen mit dem Prozessor. Weil das nur über Distanzen von wenigen Zentimetern funktioniert, muss das CPU- oder GPU-Die und der Speicher auf einem gemeinsamen Träger sitzen. Der wird Interposer genannt und besteht aus dünnen Leiterbahnen.
Der eigentliche Speicher besteht aus mehreren übereinandergestapelten DRAM-Chips, die man als Stacks (Stapel) oder Cubes (Würfel) bezeichnet. Da der Stapel nur wenige Millimeter dick ist, ist HBM von außen nicht zu erkennen.
Mobile HBM
In Anlehnung an High Bandwidth Memory (HBM) gibt es Varianten von Low-Power-DDR-(LPDDR-)SDRAM mit extrem hohen Datentransferraten. Je nach Hersteller gibt es auch die Bezeichnungen Low Power Wide I/O (LPW) und Low Latency Wide I/O (LLW). Das zugrunde liegende Konzept gibt es sogar als Standard der JEDEC für Wide-I/O- und Wide-I/O2-Speicherchips mit mehreren hundert Datensignalleitungen.
Low Power Wide I/O-Speicherchips mit vielen Datenleitungen ermöglichen hohe Datentransferraten bis zu einem TByte/s mit niedrigem Stromverbrauch. Das ist dann wichtig, wenn Smartphones mit stärkeren KI-Rechenwerken ausgestattet sind und deren Leistungsfähigkeit nicht nur mit viel Speicher, sondern erst mit einer sehr hohen Datenrate zum Speicher zur Geltung kommt.
Anwendungen
HBM wurde erstmals im Oktober 2013 von der JEDEC als US-Industrie-Standard herausgegeben und wurde mit der Zeit mit höheren Datenraten weiterentwickelt.
Ursprünglich hatte man erwartet, dass HBM auf Grafikkarten eine weite Verbreitung finden würde. Allerdings findet man HBM vor allem auf teuren KI-Rechenbeschleunigern sowie auf einigen wenigen Xeon-Prozessoren von Intel. Letztlich ist HBM wegen des hohen Preises ein Nischenprodukt, das man nicht in einem normalen Computer findet, sondern nur in Spezialfällen.
Weitere verwandte Themen:
- DRAM - Dynamic RAM
- SDRAM - Synchronous DRAM
- DDR-SDRAM - Double Data Rate SDRAM
- Grafikkarte
- Halbleiterspeicher (Elektronischer Datenspeicher)
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