HBM vs HBM2, la comparativa entre memorias DRAM de alta velocidad

Esta comparativa entre HBM vs HBM2 trata de dilucidar qué diferencias existen entre estas memorias VRAM, teniendo en cuenta que su uso es puramente profesional. Las encontramos en tarjetas gráficas NVIDIA y AMD, así que veremos qué ofrecen.

Nos vamos del segmento gaming para adentrarnos en un mundo complejo con unas necesidades mucho más elevadas. Las arquitecturas de las tarjetas gráficas son importantes en todos los segmentos, pero en los centros de datos o análogos… HBM es la Reina. Así que, nos acercaremos para ver qué podemos sacar en claro de ello.

Qué es la memoria HBM

Las siglas hacen referencia a High Bandwidth Memory (memoria de alto ancho de banda) y se trata de un tipo de memoria que se caracteriza por tener memoria DRAM apilada en 3D. Por tanto, los chips de memoria no se instalan alrededor de la CPU o GPU, sino que se apilan verticalmente y son interconectados entre sí por los Microbump y TSV.

JEDEC adoptó el estándar HBM en octubre de 2013, siendo Samsung y SK hynix los fabricantes principales de este tipo de memoria, cuyo fin es abastecer a NVIDIA y AMD (principalmente) para sus tarjetas gráficas, como productos HPC. De hecho, el primer chip HBM fue producido por SK hynix en 2013 y se usó en las GPUs AMD Fiji.

Dicho esto, según Mordor Intelligence, los principales fabricantes de HBM son: Micron, Samsung, SK Hynix, IBM e Intel.

Finalmente, es el interposer (un componente nada barato de fabricar) «la centralita» encargada de interconectar las memorias HBM apiladas con la CPU, GPU o SoC. Y si te preguntas por qué apilar verticalmente las memorias, la respuesta es sencilla: se acorta la distancia en la que viajan los datos, permitiendo un factor de forma pequeño.

Así que, el apilamiento vertical responde a 2 necesidades:

• Velocidad de datos más alta para acortar el viaje de información
• Equipar mucha memoria en un espacio reducido.

De esta forma, la memoria no está integrada en la CPU, GPU o SoC, sino que están conectadas muy cerca de estos chips, siendo el interposer clave para hacer viable esa conexión rápida. Según AMD, las características de HBM son casi indistinguibles de la RAM integrada en un chip.

Dispone de 2 canales de 128 bits por die, un factor que le dota de un bus de memoria mucho más grande que otros tipos (GDDR, por ejemplo). El fin de la memoria HBM es ofrecer más ancho de banda (mayor a 100 GB/s) y menos consumo de energía, posibilitando que una GPU con 4 pilas HBM soporte un ancho de bus de 4096 bits.

El gran problema de estas memorias está en su coste de producción y en la poca disponibilidad que hay. Tampoco es que se tenga una demanda brutal sobre productos con HBM, pero sí que es cierto que manejamos tiempos de producción distintos por la complejidad añadida del apilamiento.

Si la comparamos con las alternativas GDDR5X o GDDR6, HBM ofrece mucho más desde 2015. AMD se atrevió a incluirla en las Radeon R9 Fury o Radeon Pro, pero lo cierto es que fue un fracaso porque la relación calidad-precio se perdía; en gaming, importa más la arquitectura.

Qué es la memoria HBM2

Sus siglas significan lo mismo y fue introducida como la evolución de HBM en 2016, actualizando JEDEC el estándar HBM2 en 2018. Las principales mejoras que se introdujeron fueron:

• Ancho de banda de 3.2 Gbps (256 GB/s), siendo el 410 Gbps el máximo.
• Capacidad máxima de 24 GB, configurados en 2 GB por die a través de 12 dies por stack.
• Un solo die podía soportar hasta 8 GB de memoria y pilas de 8 chips de memoria.

En el mundo gaming vimos la generación AMD Radeon RX Vega y la Radeon VII, unas tarjetas gráficas que obtuvieron más fama por su alto consumo. Ya en el mundo profesional, AMD apostó por HBM2 en sus Radeon Pro, mientras que NVIDIA lo hizo en su Titan V, como en las Quadro GP100.

Hemos tenido que tirar de hemeroteca para saber cuánto cuesta un chip HBM2 y el precio del interposer. El resultado es que David Kanter de Real World Tech, un analista que trabajó en Microprocessor Report, dio una estimación del coste en 2017: un stack de 8 GB costaría $150 +$25 del interposer y el paquete = $175.

Esto es lo que costaría por aquel entonces tener estos chips de memoria en una GPU. Según TechInsights el precio unitario de HBM2 (16 GB con 4 chips DRAM de pila) en 2019 es de $120, sin incluir el coste del paquete.

Lógicamente, el precio de ésta subiría absurdamente, más aún cuando se reparten el mercado de chips HBM entre 5 marcas. Ya pasó con HBM, pero si hay un HBM vs HBM2, el precio es un factor importantísimo. El alto coste de HBM2 obligó a AMD a incluir la misma PCB y VRMs en las RX Vega 64 y 56, debiendo luchar por obtener un mínimo de beneficio por venta.

Básicamente, los productos comerciales que han integrado HBM2 o HBM han obligado a las marcas a reducir el coste de producción al máximo en otros apartados (PCB, VRM, chip de la BIOS, etc). En un primer momento, HBM2 aparecía como una solución al alto consumo de GDDR5, pero hay que recordar que tenemos a GDDR6 y GDDR6X en el mercado.

HBM vs HBM2: qué es mejor y por qué

Terminamos el artículo con el veredicto de HBM vs HBM2, estableciendo las diferencias y los motivos por los que creemos que una memoria es mejor que otra.

Lógicamente, HBM2 es mejor que HBM porque es más reciente, ofrecen más capacidad por pila, más velocidad, mayor ancho de banda y su consumo se reduce. En resumen, es memoria HBM mejorada, pero que tiene una desventaja principal: el precio. Desconocemos cómo ha afectado a la memoria HBM2 toda la escasez de componentes que se ha levantado en el sector.

¿Por qué no se implementa en las GPUs gaming? Porque AMD, NVIDIA o Intel serían incapaces de poner GPUs con HBM2 a la venta a un precio accesible. Como el sector profesional no está tan supeditado al precio, sino al rendimiento y a la rentabilidad, sí que pueden ser más interesantes tarjetas gráficas con HBM2.

Es más, la información de la que disponemos indica que nos espera GDDR6 y GDDR6X para las RX 7000 y RTX 4000. Dicho de otra manera, tenemos GDDR para rato; concretamente, para los próximos 2 años; es más, ya se habla de GDDR7.

Sin embargo, en el sector profesional estamos viendo nuevos lanzamientos que vienen con HBM y no con HBM2, lo que nos empuja a pensar que, pese a todas las mejoras, su precio es demasiado elevado como para apostar por ella.

Te recomendamos las mejores tarjetas gráficas del mercado

¿Pensáis qué veremos HBM2 en GPUs? ¿Merece la pena pagar tanto por ellas?