HBM2 vs GDDR6: qué tipo de memoria es la mejor para una tarjeta gráfica

Escrito por Javier (Javisoft) López

En febrero, AMD lanzó su última tarjeta gráfica Radeon VII con el último estándar de alto rendimiento para VRAM llamado HBM2, vista también en su RX Vega 64. Este tipo de memoria ha sido usada por los de Lisa Su en todas su GPU de gama alta desde hace años, en contra de NVIDIA que ha ido saltando de GDDR5 a GDDR6. ¿Es mejor HBM2 o GDDR6 para una tarjeta gráfica?

No todo es rendimiento, una GPU tiene que mantener un balance entre precio/consumo

GDDR6-VS-HBM2

 

El rendimiento no lo es todo, no en un sector tan competitivo como el del gaming, donde cada euro es mirado por los usuarios para realizar la mejor compra en cuanto al balance de precio/rendimiento. En este caso y tomando la media de usuarios, el consumo es algo secundario en la mayoría de casos, no siendo así desde el punto de vista de ingenieros y fabricantes.

Un menor consumo es beneficioso para la industria, ya que exime a los ensambladores de modelos muy avanzados en cuanto a refrigeración/disipador, lo cual se traduce en un menor precio final por norma general. Esto solo se cumplirá si la GPU en sí misma mantiene también un consumo reducido para la potencia generada, por lo que siempre se barajan ambas opciones de cara al uso de una u otra para ciertos modelos de tarjetas gráficas.

Para entender de mejor forma todo esto, es necesario hablar en concreto de ambos tipos de memoria, para así comprender el porqué de todo el entramado que generan estos dos tipos de VRAM, al menos hacerlo de forma breve.

Memoria HBM2

HBM2

La memoria HBM2 parte de su antecesora HBM, también conocida como High Bandwidth Memory, la cual es la segunda generación que llega al mercado siendo producida en exclusiva por Hynix y Samsung bajo una estrecha colaboración. Dicho entendimiento está dando nuevos frutos, ya que HBM3 llegará en poco tiempo al mercado de gama alta para tarjetas gaming y centros de datos o inteligencia artificial (supuestamente 2020).

La principal novedad que implementó HBM frente a la GDDR actual es su estructura de capas apiladas en 3D, donde en un primer momento se consiguieron hasta 4 matrices por pila. La idea es sencilla: en vez de colocar en el PCB varios módulos físicos con múltiples conexiones por el mismo, se apilan de forma vertical varias capas de memoria, ahorrando espacio en el PCB y costo en los chips.

solution-size-comparo

Como se ve en la imagen superior, la reducción del espacio necesario es muy grande, pero este sistema tiene varias desventajas muy claras que tienen consecuencias directas para competir contra GDDR6.

Memoria-HBM-02

El principal factor es su complejidad a la hora de ser implementada. Las distintas capas, también llamadas HBM DRAM Die, tienen que estar interconectadas verticalmente por lo que se conoce como TSV (Through-Silicon-Vias) y Microbumps. Para no extendernos demasiado y que se comprenda, las TSV son interconexiones de alto rendimiento entre circuitos verticales integrados 3D (en este caso en concreto) donde sustituyen el cableado típico en el PCB, mientras que las Microbumps son pequeñas soldaduras que proporcionan contacto entre las TSV.

Un diseño mucho más complejo, pero con más rendimiento

NVIDIA-HBM2

Cada pila se conecta con la inferior en base a más de 5000 TSV hasta llegar al controlador lógico, también conocido como HBM controller (controlador de memoria) o PHY (depende del diseño), el cual vuelve a necesitar microbumps para interconectarse con un nuevo concepto: el Interposer. Este es creado para interconectar las pilas de HBM a la GPU o SOC, y al mismo tiempo se ancla al PCB para realizar las interconexiones del resto de componentes con los anteriores protagonistas. Esto lógicamente permite un diseño más compacto, pero además elimina el cuello de botella en el ancho de banda entre la VRAM de la GPU y la propia tarjeta gráfica.

HBM2, siendo la segunda generación de este tipo de memoria, trajo al mercado dos ventajas claras frente a HBM: mayor capacidad por pila y mayor ancho de banda total/mayor velocidad. En concreto, hablamos de 8 matrices DRAM por pila y velocidades de hasta 2 Gbps, duplicando así las tasas de transferencia por pin y logrando un ancho de banda por paquete de 256 GB/s, todo con un voltaje de solo 1.2 voltios por pila.

Memoria GDDR6

Samsung-memoria-GDDR6

La memoria GDDR6 es una clara progresión de lo que vimos en GDDR5 y GDDR5X, donde añade unas características más que interesantes, algunas con un concepto similar a HBM y HBM2. El principal escollo de GDDR5 y GDDR5X era su canal único de 32 bits, el cual en GDDR5X se dividió en dos pseudo canales de 16 bits que compartían realmente el mismo bus de direcciones y comandos.

GDDR6 supone un paso adelante, ya que cada chip se comporta como dos módulos independientes, ya que ahora cada bus de datos de 16 bits tiene su propio bus de dirección /comando. Esto permite que a mayor número de canales tenga la GPU el controlador es capaz de trabajar y administrar más posibilidades e información con la DRAM.

Desde el apartado eléctrico, comparte voltaje con la GDDR5X, es decir, 1.35 voltios y además formato de memoria (BGA). Además de esta compatibilidad, añade dos mejoras más: mayor capacidad por chip y mayor velocidad, algo que curiosamente depende del modelo en concreto usado, ya que Micron y Samsung ofrecerán sus versiones conforme estén acabadas.

Actualmente, Micron tiene 7 versiones distintas de módulos GDDR6, donde solo tres son de alto rendimiento y en unas densidades máximas de 8 GB en configuraciones de 256 MB X 32. Las velocidades ofrecidas actualmente son 12 Gbps, 13 Gbps y 14 Gbps, donde los primeros módulos de 16 Gbps ya están citados en los White paper.

Entonces ¿cuál es mejor para una tarjeta gráfica?

Un nuevo acuerdo confirma que NVIDIA usará memoria GDDR6 en sus próximas gráficas

Eso depende del diseño del chip en concreto y del concepto general que va tras él, es decir, cada una tiene unas virtudes y unos defectos, no hay exactamente un ganador claro. No importa si miramos al lado de AMD o al lado de NVIDIA, esto es indistinto.

Cada uno desarrolla sus GPUs en base a una arquitectura pensada para ser usada con ambas tecnologías, solo hay que mirar NVIDIA con sus tarjetas Volta y Turing o a AMD con Vega y próximamente Navi. Lo que intentamos decir es que el tipo de memoria usado no es excluyente para una determinada arquitectura, simplemente necesita un diseño de un chip o chips en concreto para ser usada.

Desde el punto de vista del rendimiento, está claro que HBM2 lleva una clara ventaja a GDDR6, ya que consigue mayor ancho de banda, mayor bus y un mayor número de canales internos paralelizables, además de un menor consumo de energía y menor espacio físico final.

En contra, las ventajas de GDDR6, ya que esta última es más barata en general a misma capacidad. No hay cifras exactas, solamente valoraciones de los analistas que investigan sobre los precios en el mercado y sobre los contratos de ambas compañías con terceros. Así, se estima que en HBM2 solamente el interposer cueste alrededor de 20/25 dólares, mientras que la pila de 8 GB rondaría los 150 dólares, es decir, de los 699 dólares de la Radeon VII, 325 dólares serían simplemente el interposer y la HBM2.

Los precios de la GDDR6 se estipulan mucho menores

Precios GDDR6

Es decir, una NVIDIA RTX 2080 Ti con sus 11 GB de GDDR6 gastaría de esos 1199 euros MSRP sobre unos 128,59 dólares en su VRAM, bastante menos de la mitad de lo que le cuesta a AMD la HBM2. Entonces ¿por qué usa AMD HBM2 en vez de GDDR6 en la Radeon VII? Principalmente por temas de consumo: su HBM2 se estipula que ronda un consumo entre 20 y 25 vatios, mientras que en GDDR6 no solo sería imposible a día de hoy conseguir 16 GB a 14 Gbps, sino que en el caso de usar 12 GB como la TITAN RTX el consumo se dispararía alrededor de los 75 vatios, es decir, 50 vatios más de esos 300 vatios que ya porta su tarjeta.

Esto por supuesto en un bus de 384 bits, mucho menor que los 4096 bits que incluye. NVIDIA puede permitirse GDDR6 porque su arquitectura es mucho más eficiente, incluso en un nodo menor como es 12 nm vs 7 nm de AMD/TSMC. Con ello rebaja costes permitiendo un poco más de consumo (sin dispararlo) y con un buen ancho de banda.

Esto también se aplicará a la nueva arquitectura Navi, donde AMD será más competitiva en precio para la gama media gracias a su inclusión (GDDR6), por lo que el consumo de sus chips debe haberse mejorado gracias a la optimización de la arquitectura. Además, GDDR6 se acercará bastante a HBM2 en ancho de banda total con menor bus cuando lancen los módulos de 16 Gbps, por no olvidar de la compatibilidad que ofrecen con módulos anteriores de GDDR5 y GDDR5X.

Lo que intentamos decir es que, de cara a un usuario común, GDDR6 es mucho más sensata que HBM2 por simples costes, donde además, los chips no tienen la potencia suficiente para trabajar con los anchos de banda y bus disponibles por este tipo de memoria, son recursos desperdiciados en gaming. En centros de datos e IA, HBM2 tiene mucho más sentido al ser totalmente paralelizable debido a sus canales y en ese sector marca la diferencia y el precio es asumible para las grandes empresas.

Por desgracia, no veremos GDDR6 en GPUs AMD de gama alta hasta que no solventen los problemas de consumo generados por una arquitectura menos eficiente que la de su rival, y por lo tanto los precios de dichas GPUs de los de Lisa Su siempre serán elevados, cuando realmente podrían ser mucho más competitivos.

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  • FranCañon

    Ojalá NAVI venga para solventar los inconvenientes de eficiencia de AMD .
    ¡¡Que los dioses del gayming nos escuchen¡¡

    • javi

      radeon 7 en vulkan con nu memoria hbm tira como una condenada y como debe ser la tarjeta que es, una bestia. Direc 12 o se renueva o muere.

      Ademas en minería esta tarjeta es otra bestia del computo, dejando muy atrás cualquier tarjeta de nvidia

  • Javier Saove

    Buena nota. Me gustaria profundizar las diferencias de los controladores de memoria tambien. Sino me equivoco, los de HBM necesitan menos transistores….

  • Jorge Holgado

    Estaría bien saber el impacto que tiene la HBM2 con un bus de 4096 bits frente a 256 de la GDRR6 pero con unas frecuencias muy inferiores. Seguro que para una APU, la CPU no sea bueno frecuencias tan bajas ya que el bus no lo aprovecha al ser muy secuencial.

  • Jhon Henry Pinilla Guerrero

    En resumen este artículo nos deja ver algo más aparte de la eficiencia o ventajas y desventajas de cada tipo de memoria y es lo havara que puede ser Nvidia al tener una memoria que cuesta un tercio que la de amd pero su tarjeta gráfica cuesta casi el doble

  • Pablo Mendez

    Sigo prefiriendo una radeon7 a una rtx salen lo mismo pero la r7 es una bestia al lado de la competencia ,el ahorro de nvidia no hace más que hacer gráficas que se queman al menor cambio de tensión , se nota el ahorro de nvidia en su hardware

    • Master Godot

      amigo, esos problemas fueron resuelto hace meses, es mas se espera que en poco de un mes lleguen lotes de las RTX con GPU fabricadas con un maduro proceso de FinFet 12nm, esto se traduce un placas de video con mejor overclock.

  • Luis Rondon

    Lo que me deja este artículo,
    Que la imparcialidad da mejores resultados, +1 javisoft vas mejorando…

    • Javisoft

      Me parece preocupante que aquí veas imparcialidad y en el resto no, realmente preocupante el sesgo que hacéis algunos, sin animo de ofender, simplemente es que me hallo muy sorprendido.

  • Rodrigo Mariano Villar Vespa

    En resumen HBM2 es mejor porque da más rendimiento,el precio no importa

  • Pedro Lutzardo

    La memoria HBM es mejor en todo salvo en el precio. Por algo es la que se usa en las gamas profesionales, incluidas las Nvidia Quadro.
    Presentar esto como una pelea AMD vs Nvidia es una tontería o un mal intento para conseguir visitas en la web…

    • Javisoft

      Cuenta creada para malmeter sin sentido, 6 comentarios y menos de dos meses de vida.

      Se pilla antes a un mentiroso que a un cojo, por suerte esto se va a terminar pronto 😉

      • Agente Cooper

        Como entras al trapo….XD XD XD

      • javi

        Pues no puedes pretender que te bailen el agua cuando escribes en un medio publico. Tendras seguidores y detractores. Gusta leer ambos tipos en una sección. Si eliminas uno por mucho que no te guste, te conviertes en un censurador, y esa época paso ya hace tiempo.

        Si no te gustan las opiniones de algunos usuarios, pasalas por alto, ignoralas y es mejor para todos, o no entres al trapo como dicen abajo.

        • Javisoft

          No lo entiendes XD, esto no va de censura, esto va de que a cierta gente le interesa meter comentarios negativos para intentar influenciar a los demás, intentando crear una imagen negativa a base de razonamientos tan pusilánimes como AMD vs NVIDIA.

          Unos son trolls, otros van muy dirigidos a mermar visitas, esto no tiene nada que ver con opiniones.

          Cada uno que saque sus conclusiones 😉

      • Pedro Lutzardo

        ¿Cuenta creada para malmeter…con mi nombre y apellidos…? https://media0.giphy.com/media/25QTZ6Ukb62JriSdqJ/giphy.gif

        Eres un lince!!

        Deja de despotricar contra AMD en cada noticia que escribes y déjate de tonterías.

        • Javisoft

          Buen tiempo en Tenerife ahora 😉

  • sergio bertolotti

    HBM es potencia/rendimiento en un empaque muy pequeño y no tiene rival a la fecha, DDR6 es mucho mas “facil” de fabricar y es un producto muy acorde al precio/rendimiento. Es como VHS o Betamax, Bluray o HD DVD, CD o Mini disc, donde si solo fuera elección de los consumidores comunes podía ganar solo un formato . Pero Samsung – Hynix han apostado con HMB para servidores, donde se definirá el futuro digital. Hoy sigue siendo complicado de fabricar y por eso se disparan los precios, seria como HDD o SDD, con el tiempo y los precios acompañando los consumidores se están volcando a los discos sólidos.