Chega de rumores e especulações. Hoje, a AMD finalmente revelou as informações oficiais sobre as memórias gráficas que equiparão sua futura linha de placas de vídeo.

A sigla HBM, que dá nome ao novo tipo de chip de memória, faz referência justamente à principal vantagem dela: a alta largura de banda de memória.

Na verdade, alguns detalhes sobre o funcionamento desses componentes circulam na web faz algum tempo, até porque a própria AMD já havia mostrado detalhes dos novos chips de memória. A diferença é que agora temos informações concretas e podemos compreender como a HBM funciona e de que forma ela vai melhorar o desempenho gráfico dos PCs.

Aliás, ontem, nós publicamos um artigo comentando sobre o funcionamento da memória gráfica, explicando como funciona a interface, o clock e o cálculo da largura de banda — e inclusive citamos algo sobre a HBM. Se você ainda não leu a matéria, clique aqui e mergulhe no assunto para entender tudo que vamos explicar a seguir sobre a nova tecnologia da AMD.

A evolução se faz necessária

Primeiramente, devemos compreender como funciona as atuais placas de vídeo. Ao observar uma placa sem o dissipador, você pode rapidamente identificar que a GPU (o chip gráfico) está localizado no centro de tudo.

Talvez, nas placas mais modernas, não seja possível identificar visualmente as trilhas eletrônicas, já que elas ficam no meio da placa, mas em modelos antigos é possível visualizá-las rapidamente. A unidade de processamento gráfico está conectada a quase todos os componentes que ficam ao seu redor.

Essas trilhas são como linhas bem fininhas desenhadas na placa, por onde os dados irão trafegar de um lado para outro. As informações que ficam armazenadas na memória gráfica são solicitadas pela GPU, que processa os dados de acordo com as atividades realizadas pelo jogador. Da mesma forma que alguns dados são enviados para o chip de vídeo, outros saem dali e vão para a memória — é uma comunicação rápida e constante.

Até agora, com a tecnologia GDDR5, os processadores gráficos realizam a comunicação através de uma grande quantidade de vias paralelas, estabelecendo a comunicação através de interfaces de até 512 bits — como vemos em placas como a Radeon R9 295X2.

É importante ressaltar que cada chip usa interface de 32 bits (entrada e saída de dados), mas o total de chips resulta na interface total. Geralmente, para calcular a interface sem precisar perder tempo, basta contar os chips de memória da placa de vídeo e multiplicar por 32. No caso da Titan X, temos 12 chips, o que significa que no total ela tem uma interface de 384 bits.

Mesmo distribuindo as trilhas para várias direções, a quantidade delas acaba sendo limitada pelo espaço físico. Além disso, apesar de a adoção de esquemas inteligentes de disposição dos chips de memória solucionar esse inconveniente parcialmente, o posicionamento dos componentes e a limitação de espaço se tornam fatores de complicação.

Como resolver? Layouts maiores já vêm sendo adotados, mas as placas de vídeo começaram a ocupar espaço exagerado dentro dos gabinetes. Com o advento da expansão da quantidade de memória de vídeo, as fabricantes optaram por chips de maior capacidade, mas isso logo também se mostrará um problema.

Mas ora TecMundo, não dá para evoluir as memórias sem mexer na interface da memória? Sim, dá para melhorar a performance da memória sem ampliar o número de vias, sendo necessário apenas aumentar a frequência desses componentes. Acontece que aí caímos em outro problema: o aumento de temperatura e de consumo de energia.

Uma arquitetura completamente diferente

Visando evitar transtornos e antecipar a limitação da atual tecnologia, a AMD tem trabalhado há alguns anos, em parceria com a Hynix e a JEDEC, no desenvolvimento de uma nova memória. A HBM parte para um princípio completamente diferente, que já é possível notar na parte física da placa de vídeo.

Em vez de chips dispostos lado a lado na placa de circuito impresso (PCB), os módulos de memória nesse novo tipo de arquitetura são empilhados, como se fosse um prédio de memória.

A comunicação agora acontece em duas direções: dentro da pilha de memória através de vias internas e com o chip gráfico usando as vias da placa de vídeo. Na imagem acima, você pode compreender o esquema de layout do HBM e verificar a existência das vias internas de comunicação.

De acordo com os slides oficias da AMD, a memória HBM não é apenas um chip em cima do outro. O esquema é bem mais inteligente, com direito a um componente (interposer) que conecta substrato, GPU, processador lógico e módulos.

Com a adoção deste layout empilhado, a AMD poderá economizar um espaço significativo na placa de vídeo. A memória HBM é muito mais compacta, utilizando até 94% menos espaço da superfície do PCB.

Cada pilha HBM de 1 GB mede apenas 5 mm de comprimento e 7 mm de largura. A mesma quantidade de memória com tecnologia GDDR 5 ocupava até 24 mm de comprimento e 28 mm de largura. Essa redução no tamanho das pilhas de memória HBM deve ajudar na criação de placas de vídeo mais compactas.

Essa nova forma de comunicação permite aumentar a interface da memória, saindo do padrão de 32 bits e passando para 1.024 bits por “pilha de memória”. Como você pode imaginar, com essa alteração, automaticamente temos uma mudança na largura de banda da memória. Segundo a Hynix, cada “pilha” pode transferir até 128 GB/s. É muita coisa!

É curioso notar, contudo, que a AMD prefere manter os números baixos. A informação oficial da fabricante dos chips Radeon informa que a largura de banda será superior aos 100 GB/s. Se você é espertinho e já fez o cálculo de largura de banda de memória, deve ter descoberto rapidamente o clock de operação da memória.

Pois é, por ora, a AMD informa que os chips HBM trabalharão na frequência dos 500 MHz (chegando a 1 Gbps) — enquanto que a memória GDDR5 trabalha a 1.750 MHz (e chega a 7 Gbps). Aí você pensa: “nossa, TecMundo, então a memória GDDR5 é melhor?”. Veja bem, nem tudo é clock no mundo do hardware. Nesse caso, a frequência é compensada pela interface.

Para finalizar, além de todas essas melhorias, temos a questão da tensão de operação. As memórias GDDR5 trabalhavam com 1,5 volts, as memórias HBM, por outro lado, funcionarão com apenas 1,3 volts. Isso significa que elas serão muito melhores do ponto de vista energético e devem apresentar temperaturas favoráveis para trabalho intenso.

E a capacidade de armazenamento?

É importante ressaltar que a apresentação oficial da HBM não é exatamente uma introdução à nova série de chips Radeon. Todavia, a AMD acabou revelando uma informação que diz respeito a sua nova placa de vídeo top de linha (que deve ser a R9 390X): a capacidade de armazenamento dos chips.

Tal qual um disco rígido, a memória RAM também serve para guardar arquivos. Sua função essencial é armazenar informações, mas apenas de forma temporária. O número que você vê destacado nas embalagens e que muitos vendedores ressaltam como se fosse um indicador de desempenho é na verdade apenas a capacidade para guardar dados temporariamente.

De qualquer forma, ter conhecimento desse número é de suma importância, já que ele dita o quanto de informações pode ser armazenado para que a GPU processe e você tenha resultados mais agradáveis. Por exemplo: você provavelmente não conseguirá rodar um jogo em resolução 4K com uma placa que tem apenas 2 GB de memória.

Para entender é bem simples: as texturas dessa resolução ocupam um espaço virtual astronômico, sendo que a placa de vídeo não tem onde guardar esses dados. Sendo assim, gostamos de ter acesso antecipado a esse tipo de informação quanto aos chips HBM da próxima linha de produtos da AMD.

Conforme a fabricante revelou, cada pilha de memória HBM tem 4 chips de 256 MB, o que totaliza 1 GB por pilha. Inicialmente, a AMD pretende instalar 4 pilhas dessa em suas novas placas, o que significa que teremos um total de 4 GB nas próximas Radeons.

Pode parecer um número estrondoso, mas, apenas para fins especulativos, na prática pode ser que essa quantidade não seja suficiente para trabalhar com os tantos filtros e recursos gráficos na resolução 4K em jogos mais recentes — não é por acaso que a TITAN X tem 12 GB.

É claro que enquanto não tivermos o produto em mãos não podemos dar certeza de nada, portanto pode ser que acabemos queimando nossa língua. E também devemos ressaltar que essa limitação de capacidade pode ser amenizada pela largura de banda expandida e também pela nova API da Microsoft que deve otimizar o uso da memória gráfica.

Por fim, temos que ressaltar que essa questão da quantidade de memória deve ser algo temporário, adotado apenas na primeira geração da tecnologia HBM. Na próxima versão, é bem possível que a AMD já parta para uma solução com o dobro de memória de vídeo.

AMD deve anunciar sua nova série de placas de vídeo na Computex, que começa já no dia 2 de junho. A fabricante promete dar muitos detalhes sobre os novos produtos, sendo que essa apresentação da HBM servirá apenas como base de apoio para que o público compreenda os benefícios da nova geração de chips Radeon. O que será que vem por aí?