Відмінність HBM та GDDR полягає в архітектурі, розташуванні чіпів і способі передавання даних до графічного процесора. HBM складається з вертикальних стеків пам’яті поруч із GPU та працює через надширокий інтерфейс. GDDR використовує окремі мікросхеми на друкованій платі й компенсує вужчу шину високою швидкістю сигналу.

Купити AI робочі станції

HBM-пам’ять відрізняється високою пропускною здатністю та енергоефективністю, а тому її використовують в AI-прискорювачах, дата-центрах і високопродуктивних обчислювальних системах (HPC). GDDR-пам’ять дешевша у виробництві. Наразі вона залишається основним рішенням для ігрових та професійних відеокарт, робочих станцій, рендерингу й локального AI.

Далі розберемо, як влаштовані ці типи відеопам’яті, чим вони відрізняються на практиці та яка технологія краще підходить для різних GPU-задач.

Що таке HBM, GDDR і відеопам’ять загалом?

Пам’ять для відеокарт (відеопам’ять або VRAM) — чіпи, що зберігають текстури, кадри, геометрію, буфери, ваги AI-моделей та інші дані, які GPU обробляє у поточний момент. Обсяг пам’яті визначає, чи поміститься задача у графічний прискорювач, а пропускна здатність — як швидко процесор отримає потрібну інформацію.

HBM (High Bandwidth Memory) — це пам’ять із високою пропускною здатністю, зібрана з кількох кристалів у вертикальний стек. Такі стеки розміщуються поруч з графічним ядром в одному корпусі прискорювача.

GDDR (Graphics Double Data Rate) — це графічна пам’ять у вигляді окремих мікросхем на друкованій платі. Вони підключаються до контролера GPU паралельно та разом формують загальний обсяг VRAM і ширину шини.

HBM vs GDDR: головні відмінності

Параметр HBM GDDR
Компонування Вертикальні стеки DRAM Окремі чіпи на платі
Розташування Поруч із GPU в одному корпусі Навколо GPU на друкованій платі
Ширина інтерфейсу 1024 біти на стек, у HBM4 — 2048 Зазвичай 32 біти на чіп
Джерело високої швидкості Велика кількість паралельних ліній Висока швидкість одного контакту
Енергоспоживання на біт Нижче Вище при граничних швидкостях
Виробництво Складне й дороге Простіше й дешевше
Основні сценарії AI, HPC, дата-центри Ігри, 3D, CAD, монтаж, локальний AI

Якщо коротко казати про те, що таке HBM, відповідь буде простою — це більш прогресивний сучасний вид пам’яті, який поки залишається дорогим у виробництві. Майже всі HBM-чипи використовуються у професійній техніці. Виключенням були лише споживчі відеокарти AMD Radeon Fury та Vega, сьогодні зняті з виробництва. 

Але GDDR поки рано називати застарілою технологією. Порівняння HBM і GDDR не можна зводити лише до частоти. HBM передає більше даних одночасно завдяки широкій шині. GDDR має менше з’єднань, але кожне працює значно швидше.

До того ж затримки відеопам’яті залежать не тільки від її типу, а й від контролера, покоління та архітектури конкретного GPU. Тому кожен тип чіпів має свої переваги і свою сферу застосування. 

Як працює стекова пам’ять HBM

Стекова пам’ять HBM складається з кількох тонких кристалів DRAM, розміщених один над одним. Шари з’єднуються вертикальними контактами TSV, тому даним не потрібно проходити довгими доріжками через друковану плату.

Відеопам’ять HBM встановлюється біля GPU на спільній підкладці. До покоління HBM3E один стек використовує 1024 лінії введення-виведення, а HBM4 збільшує їхню кількість до 2048. Висока пропускна здатність досягається паралельною передачею, а не максимальною частотою кожного контакту.

3D-компонування пам’яті зменшує площу, зайняту чіпами на платі, та скорочує витрати енергії на переміщення даних. Недоліки такої технології — складне пакування, високі вимоги до охолодження та більша собівартість прискорювача.

Характеристики пам’яті HBM

Кожне нове покоління HBM збільшувало швидкість одного контакту, пропускну здатність стеку або ширину інтерфейсу. Максимальні показники залежать від виробника та конкретної конфігурації.

Покоління Швидкість на контакт Інтерфейс Пропускна здатність стеку Головна відмінність Основні сценарії
HBM до 1 Гбіт/с 1024 біти до 128 ГБ/с Перше серійне стекове компонування Графічні прискорювачі
HBM2 до 2 Гбіт/с 1024 біти до 256 ГБ/с Вища місткість і швидкість Професійні GPU, HPC
HBM2E 3,2–3,6 Гбіт/с 1024 біти до 461 ГБ/с Майже подвійна швидкість Серверні GPU, ранні AI-системи
HBM3 до 6,4 Гбіт/с 1024 біти до 819 ГБ/с Значний приріст для AI Навчання моделей, HPC
HBM3E до 9,2 Гбіт/с 1024 біти до 1,18 ТБ/с Понад 1 ТБ/с на стек LLM, генеративний AI, інференс
HBM4 до 13 Гбіт/с 2048 біт до 3,3 ТБ/с Подвоєний інтерфейс Спеціалізовані AI-прискорювачі

Як працює відеопам’ять GDDR

Відеопам’ять GDDR складається з окремих чіпів, розпаяних навколо графічного процесора. Кожна мікросхема має 32-бітний інтерфейс. Вісім чіпів формують 256-бітну шину, а дванадцять — 384-бітну.

Контролер пам’яті розподіляє запити між мікросхемами та об’єднує їхні канали в одну підсистему. Обсяг відеопам’яті залежить від місткості й кількості чіпів, тому виробник може створювати кілька версій відеокарти з різним обсягом VRAM на схожій друкованій платі.

Щоб описати, що таке GDDR, потрібно згадати, що вона передає дані довшими доріжками, ніж HBM, але працює на значно вищій швидкості. GDDR6X використовує чотирирівневий сигнал PAM4, який передає два біти за символ. GDDR7 перейшла на PAM3, щоб підвищити швидкість і зберегти достатній запас стабільності сигналу.

Така архітектура відеопам’яті не потребує дорогої підкладки та спрощує виробництво графічних плат. Але сьогодні технологія вже починає впиратися в обмеженнями, якими стають площа друкованої плати, довжина сигнальних доріжок, енергоспоживання та складність стабільної роботи на граничних швидкостях.

Характеристики пам’яті GDDR

GDDR1–GDDR4 були ранніми етапами розвитку графічної пам’яті. Для порівняння поколінь достатньо простежити еволюцію від масової GDDR5 до сучасної GDDR7.

Покоління Швидкість на контакт Сигнал Головна зміна Основні сценарії
GDDR5 до 8 Гбіт/с NRZ Масовий стандарт продуктивних GPU Старі ігрові та професійні карти
GDDR5X до 12 Гбіт/с NRZ Вища передача даних за такт Флагманські GPU 2016–2018 років
GDDR6 14–20 Гбіт/с NRZ Два незалежні канали в чіпі Ігри, консолі, робочі станції
GDDR6X 19–24 Гбіт/с PAM4 Два біти за один символ Потужні NVIDIA GPU, рендеринг, AI
GDDR7 28–36 Гбіт/с PAM3 Вища швидкість та енергоефективність Нові GPU, локальний AI, HPC

Яка відеопам’ять краща: HBM чи GDDR

HBM-пам’ять у відеокартах потрібна там, де GPU постійно переміщує великі масиви даних: під час навчання LLM, роботи з великими пакетами, наукових обчислень і масштабного інференсу. Висока пропускна здатність зменшує час простою обчислювальних блоків.

Відеокарта з HBM доцільна для датацентрових прискорювачів і HPC-систем, у яких продуктивність та енергоефективність важливіші за початкову ціну. Для звичайної робочої станції така архітектура досі надто дорога.

GDDR-пам’ять у відеокартах краще підходить для ігор, 3D-моделювання, CAD, монтажу та GPU-рендерингу. Сучасна GDDR7 також забезпечує достатню швидкість для локальних LLM, генерації зображень і більшості задач AI inference.

Відеокарта з GDDR зазвичай вигідніша для локального AI, якщо модель поміщається у доступний обсяг VRAM. У такому сценарії вирішальними будуть обчислювальна продуктивність GPU, пропускна здатність пам’яті, підтримка потрібного програмного стеку та вартість системи.

Висновок

Чіпи відеопам’яті HBM і GDDR виконують одну функцію, але організовані по-різному. HBM використовує вертикальні стеки й дуже широку шину, а GDDR — окремі швидкі мікросхеми на друкованій платі.

Тому питання, яка відеопам’ять краща, HBM чи GDDR, потрібно розглядати у конкретному контексті. HBM оптимальна для великих AI- та HPC-навантажень. GDDR залишається раціональним вибором для робочих станцій, професійної графіки, рендерингу, ігор і локального штучного інтелекту.