Hibrit Bellek Kübü

Hibrit Bellek Küpü (HMC), yüksek performanslı rastgele erişimli bellek (RAM) arayüzünün, silikon (TSV) yığıtıyla oluşturulmuş ve Yüksek Bant Genişlikli (HBM) bellek arayüzüdür.

Hybrid Memory Cube, 2011 yılında Samsung Electronics ve Micron Technology tarafından ortaklaşa geliştirildi^[1] ve Micron tarafından Eylül 2011'de duyuruldu.^[2] DDR3'e göre 15 kat hız artışı sözü verdi.^[3] Hibrit Bellek Küp Konsorsiyumu (HMCC), Samsung, Micron Technology, Open-Silicon 16 Haziran 2022 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., ARM, HP (çekildiğinden beri), Microsoft (çekildiğinden beri), Altera (2015 sonlarında Intel tarafından satın alındı) ve Xilinx dahil olmak üzere birçok büyük teknoloji şirketi tarafından desteklenmektedir.^[4][5] Micron, HMCC'yi desteklemeye devam etmesine rağmen, pazarda tutunmayı başaramadığından 2018'de HMC ürününü^[6] durduruyor.

HMC, TSV ve kaynaklama ile birden fazla (şu anda 4 ya da 8) bellek hücresi dizilerini üst üste yığar.^[7] Bellek denetleyicisi ise ayrı bir hücre olarak entegre edilmiştir.^[2]

HMC, standart DRAM hücrelerini kullanır ancak aynı boyuttaki klasik DRAM belleğinden daha fazla veri bankasına sahiptir. HMC arabirimi, mevcut DDR (DDR2 veya DDR3 ) ve Yüksek Bant Genişlikli Bellek(HBM) uygulamalarıyla uyumlu değil.

HMC teknolojisi, 2011 yılında The Linley Group'tan (Microprocessor Report dergisinin yayıncısı) En İyi Yeni Teknoloji ödülünü kazandı.^[8][9]

İlk duyrulan standart olan HMC 1.0, Nisan 2013'te yayınlandı.^[10] Buna göre, HMC, her biri 10, 12.5 veya 15 Gbit/s SerDes'e sahip 16 yollu veya 8 yollu iki yönlü diferansiyel seri bağlantıları kullanır.^[11] Her HMC paketine küp adı verilir ve bazı küpler ara eleman işlevi görse de 8 kübe kadar bağlanarak ağ haline getirilebilir.^[12] 4 bağlantılı tipik bir küp paketi 896 BGA pinine ve 31×31×3.8 milimetre hacmine sahiptir.^[13]

Tipik bir 10 Gbit/sn genişliği olan 16 hatlı bağlantının ham bant genişliği, 40 GB /sn (20 GB/sn verici ve 20 GB/sn alıcı) olur. 4 ve 8 bağlantılı küpler planlasa da HMC 1.0 standardı, 8 bağlantılı durumda bağlantı hızını 10 Gbit/s ile sınırlandırıyor. Bu nedenle, 4 bağlantılı bir küp 240 GB/sn bellek bant genişliğine (15 Gbit/sn SerDes kullanarak her yönde 120 GB/sn) ulaşabilirken, 8 bağlantılı bir küp 320 GB/sn bant genişliğine (her yönde 160 GB/sn) ulaşabilir 10 Gbit/s SerDes kullanarak).^[14] Etkin bellek bant genişliği kullanımı, 32 baytlık en küçük paketler için %33 ila %50 arasında değişirken 128 baytlık paketler için %45 ila %85 arasında değişir.^[7]

2011'deki HotChips 23 konferansında bildirildiği üzere, dört adet ilk nesil HMC küpleri 50 nm DRAM bellek hücrelerini ve kapasitesi 512 MB olan ve 27×27 mm boyutundaki 90 nm mantık hücresini (logic die) çalıştırmak için 11 W güç tüketimi gerekiyordu ve 1,2 V ile çalışıyordu.^[7]

İkinci nesil HMC bellek yongaları, Eylül 2013'te Micron tarafından araştırmacılara gönderildi.^[3] 2 GB HMC örnekleri (her biri 4 Gbit'lik 4 bellek hücresi) 31×31 mm boyutunda paketlenmiş ve 4 HMC bağlantısına sahiptir. 2013'teki diğer örneklerde yalnızca iki HMC bağlantısı ve daha küçük bir paket var: 16×19,5 mm.^[15]

HMC standardının ikinci versiyonu, 18 Kasım 2014'te HMCC tarafından yayınlandı.^[16] HMC2, 12,5 Gbit/s ile 30 Gbit/s arasında değişen çeşitli SerDes hızları sunar ve toplam bağlantı bant genişliği 480 GB/sn (her yön için 240 GB/sn) sağlar, ancak sadece 320 GB/sn toplam DRAM bant genişliği vadeder.^[17] Bir pakette 2 veya 4 bağlantı olabilir (HMC1'deki 4 veya 8'den a) ve 4 şerit kullanılarak çeyrek genişlik seçeneği eklenir.

HMC'leri kullanan ilk işlemci, 2015 yılında tanıtılan Fujitsu PRIMEHPC FX100 süper bilgisayarında kullanılan Fujitsu SPARC64 XIfx^[18] idi.

JEDEC'in 23 Şubat 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. Geniş G/Ç(eng. I/O) ve Geniş G/Ç 2'si, her ikisi de 3D hücre yığınlarını içerdiğinden, masaüstü/sunucu odaklı HMC'nin mobil(cep telefonu vb.) karşılıkları olarak görülüyor.^[19]

Ağustos 2018'de Micron, GDDR6 ve HBM gibi rakip yüksek performanslı bellek teknolojilerini sürdürmek için HMC teknolojisine odağını azalttığını duyurdu.^[20]

• MCDRAM
• Memristor
• DRAM
• Çip yığını çoklu çip modülleri
• AMD ve Hynix tarafından geliştirilen, AMD'nin Fiji'sinde ve Nvidia'nın Pascal'ında kullanılan Yüksek Bant Genişliği Belleği (HBM)

2. ^ Jump up to:^{a b} Micron Reinvents DRAM Memory, Linley Group, Jag Bolaria, 12 September 2011
3. ^ Jump up to:^{a b}
4. ^ Microsoft backs Hybrid Memory Cube tech // by Gareth Halfacree, bit-tech, 9 May 2012
5. ^
6. ^
7. ^ Jump up to:^{a b c} Hybrid Memory Cube (HMC), J. Thomas Pawlowski (Micron) // HotChips 23
8. ^ Memory for Exascale and ... Micron's new memory component is called HMC: Hybrid Memory Cube Archived 17 April 2012 at the Wayback Machine by Dave Resnick (Sandia National Laboratories) // 2011 Workshop on Architectures I: Exascale and Beyond, 8 July 2011
9. ^ Micron's Hybrid Memory Cubes win tech award // by Gareth Halfacree, bit-tech, 27 January 2012
10. ^ Best Processor Technology of 2011 // The Linley Group, Tom Halfhill, 23 Jan 2012
11. ^ Hybrid Memory Cube receives its finished spec, promises up to 320GB per second By Jon Fingas // Engadget, 3 April 2013
12. ^ HMC 1.0 Specification, Chapter "1 HMC Architecture"
13. ^ HMC 1.0 Specification, Chapter "5 Chaining"
14. ^ HMC 1.0 Specification, Chapter "19 Packages for HMC-15G-SR Devices"
15. ^
16. ^
17. ^ Hybrid Memory Cube Consortium Advances Hybrid Memory Cube Performance and Industry Adoption With Release of New Specification, 18 November 2014
18. ^
19. ^ Halfhill, Tom R. (22 September 2014). "Sparc64 XIfx Uses Memory Cubes". Microprocessor Report.
20. ^
21. ^ "Micron Announces Shift in High-Performance Memory Roadmap Strategy".

• Official website of the Hybrid Memory Cube Consortium
• HMC 1.0 Dokümanı
• HMC 2.0 Dokümanı 17 Haziran 2019 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• Bellek Performansında Devrim YouTube'da Revolutionary Advancements in Memory Performance
• Hibrit Bellek Küpü (HMC) 23 Nisan 2014 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., J. Thomas Pawlowski (Micron) // HotChips 23, 2011
• Bellek Duvarına Merdivenleri Yığma 1 Ağustos 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., Nicole Hemsoth // HPC Wire, 2 Nisan 2013