AMD R9 390X為什麼只用4GB VRAM？

AMD的新一代GPU據消息傳出將率先使用HBM高頻寬記憶體，是一種3D堆棧記憶體，性能比目前的GDDR5高很多，同時功耗更低。不過AMD使用的HBM等效帶寬達到了4096bit，但容量最多只有4GB，只跟目前的R9 290X一樣。

傳聞中的AMD Rx 300系列顯示卡規格，R9 390系列將會使用HBM記憶體

按照我們通常的理解，3D堆棧記憶體的優點之一就是更高的集成度，記憶體容量應該更大才對，AMD選擇的HBM記憶體為什麼最大容量只有4GB呢？對於這個問題，Fudzilla網站做了一番解釋。

首先，AMD、NVIDIA其實都在研究3D堆棧記憶體了，NVIDIA在去年的GTC大會上宣布了Maxwell架構的繼任者——Pascal帕斯卡架構，它不僅會使用比PCI-E更快的NVLink通道，還會使用3D Memory，這也是3D堆棧記憶體，頻寬和容量都達到了目前水平的2-4倍。

NVIDIA的Pascal架構也會使用3D記憶體

不過NVIDIA的3D Memory記憶體要等到2016年，需要新的FinFET製程配合。AMD使用HBM記憶體的Fiji GPU不出意外應該還是28nm，而且在3D堆棧技術上AMD選擇了不同的方案，如下圖所示：

AMD選擇的3D堆棧方案有所不同

核心堆棧方案中有垂直堆棧的，這種是真正意義上的3D堆棧，還有一種是通過中介層（interposer）實現的2.5D堆棧，稱之為2.5D-IC silicon interposer（2.5D矽基中介層），xPU（CPU或者GPU）跟記憶體晶片不是垂直排列的，而是雙方共同位於一個中介層上，通過中介層實現信號聯通。

AMD選擇2.5D堆棧可能是出於降低風險的目的，畢竟目前TSV（矽通過技術）技術的3D堆棧還不太成熟。

再來看HBM記憶體方面，AMD的HBM合作夥伴是SK Hynix，目前也只有SK Hynix已經量產出貨HBM記憶體，容量1Gb，速率1Gbps，等效頻寬1024bit，每個記憶體晶片128GB/s，4顆HBM總頻寬就達到了512GB/s，有證據顯示Fiji顯示卡上的HBM頻率為1.25GHz，因此總頻寬達到了640GB/s，目前GTX 980顯示卡為224GB/s，GTX Titan Black 336GB/ s，R9 290X為320GB/s。

 
SK Hynix量產的HBM規格

SK Hynix的HBM記憶體使用的5mKGSD封裝，4Hi堆棧，VDD/VDDQ電壓1.2V，比目前GDDR5的1.5V電壓要低不少，能耗會更低。

Hynix的HBM內存使用了5mKGSD封裝

再來說AMD的2.5D堆棧方案，Fudzilla援引他們的消息來源稱現有的技術下，中介層上最多只能堆疊4個記憶體晶片，所以AMD的Fiji顯示卡容量最多只有4GB。如果要想實現8GB HBM，那就得堆疊8顆晶片，但這樣又會使得晶片很大，所以這一代顯示卡上不會出現8GB HBM記憶體。

當然，如果真要8GB也可以通過別的方式實現——晶片內堆疊4GB HBM記憶體，然後在PCB上也使用4GB，這就有點像以前的CPU把L2、L3快取放在晶片之外那樣。（話說，NVIDIA的GTX 970顯示卡的最後500MB其實就可以認為是快取，其頻寬比PCI-E更高，但28GB/s的頻寬又低於正常的記憶體頻寬）

PS：Fudzilla說了這麼多，簡單來說就是——Fiji顯示卡如果真的使用HBM記憶體，容量也不會超過4GB，除了實用性及成本的問題之外，AMD選擇的2.5D堆棧也是限制性因素之一。

此外，SK Hynix現在量產的HBM記憶體還是第一代，每個DRAM Die的容量是2Gb，速率1Gbps，4Hi堆棧的容量是1GB，而第二代HBM記憶體每個DRAM Die容量是8Gb，速率也提升到了2Gbps，頻寬256GB/s，4Hi堆棧容量可達4GB，8Hi堆棧則可以達到8GB容量，所以AMD的Fiji顯示卡的4GB HBM主要還是目前的技術制約。

至於NVIDIA的3D Memory，從之前GTC大會上公佈的情況來看，NVIDIA選擇的應該是3D垂直堆棧，更先進一些，但他們的GPU要等到2016年的FinFET製程，時間要晚一年甚至兩年。