電腦系統(tǒng)的效能精進(jìn),在近年來遭遇一些問題,,例如處理器的時(shí)脈撞墻(Clock Wall)問題,,即運(yùn)作時(shí)脈難以超越4GHz,,2011年第4季Intel推出第二代的Core i7處理器達(dá)3.9GHz,至今Intel所有的處理器均未超過3.9GHz。
時(shí)脈撞墻逼迫Intel放棄過往慣用的時(shí)脈提升加速法,,取而代之是以增加處理器的核數(shù)來提升效能,,事實(shí)上AMD早于2005年即提出雙核構(gòu)想(仿效2000年IBM提出的POWER4),2006年Intel跟進(jìn)推出Core Duo,,此后x86 CPU的效能提升,,即是在時(shí)脈與核數(shù)及功耗間求取平衡。
另一個(gè)問題是記憶體撞墻(Memory Wall),,事實(shí)上這個(gè)問題比時(shí)脈撞墻問題嚴(yán)重,,且發(fā)生的時(shí)間更早。根據(jù)統(tǒng)計(jì),,1986年到2000年間,,處理器的效能每年以55%的幅度在成長(zhǎng),但相對(duì)的,,記憶體僅有每年10%的速度增長(zhǎng),。
很明顯的,記憶體逐漸成為整體電腦系統(tǒng)效能中的“瓶頸”,,為此Intel多次運(yùn)用晶片組市占率,,引領(lǐng)與逼迫并用地讓電腦記憶體產(chǎn)業(yè)升級(jí),先是自最傳統(tǒng)的FPM RAM升級(jí)成EDO RAM,,而后升級(jí)成SDRAM,。
但I(xiàn)ntel期望產(chǎn)業(yè)自SDRAM升級(jí)成RDRAM時(shí),RDRAM的發(fā)展卻不如預(yù)期,,且Intel支援RDRAM的i820晶片組發(fā)生瑕疵,,迫使Intel放棄RDRAM,回歸大宗主流的SDRAM,,而后隨JEDEC組織的制訂進(jìn)入DDR SDRAM(原有的SDRAM則為區(qū)別,,稱為SDR SDRAM)。不僅Intel失敗,,相近時(shí)間NEC也曾提出VC RAM(Virtual Channel,,虛擬通道),期望改善記憶體的存取效能,,但也未能獲得市場(chǎng)認(rèn)同,。
數(shù)年后Intel再次嘗試突破現(xiàn)狀,記取RDRAM技術(shù)變革過大且獨(dú)家主導(dǎo)等缺點(diǎn),,2005年Intel提出FB- DIMM(Full Buffered Dual In Line Memory Module),,在不改變?cè)蠨RAM產(chǎn)業(yè)的情況下,透過 AMB(Advanced Memory Buffer,,先進(jìn)記憶體緩沖器)晶片來加速傳輸,,并將FB-DIMM標(biāo)準(zhǔn)提交,,2006年獲得JEDEC組織 認(rèn)可,以利推行,。但到了2011年,,Intel、AMD等均放棄使用FB-DIMM,,再一次失敗,。
從RDRAM到FB-DIMM,已接近十年時(shí)間,,即記憶體撞墻效應(yīng)問題一直未明顯紓解,,只能采漸進(jìn)方式維持,如從DDR2 SDRAM升級(jí)成DDR3 SDRAM,,而后將進(jìn)入DDR4 SDRAM,但世代之別大體只在運(yùn)作電壓的降低,、制程的精進(jìn),,其實(shí)變化不大。
為了解決問題,,2011年Micron提出Hybrid Memory Cube技術(shù),,簡(jiǎn)稱HMC。Micron宣稱HMC比DDR3 SDRAM快上15倍,,并為此發(fā)起成立Hybrid Memory Cube Consortium組織,,與其他業(yè)者共同推行。
HMC主要是運(yùn)用3D IC的TSV(Through-Silicon Via,,矽穿孔)技術(shù),,將4至8個(gè)現(xiàn)有主流大宗的DDR3 SDRAM裸晶連 接,并共同封裝,,并在封裝內(nèi)由一片邏輯裸晶(Logic Die)擔(dān)任記憶體控制器的角色,,統(tǒng)籌與多個(gè)DDR SDRAM裸晶的存取溝通,以此加速,。
雖然2011年提出HMC技術(shù),、2012年發(fā)起HMCC組織,但HMC標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)規(guī)格至2013年才提出,,在歷經(jīng)1.0版,、1.1版后,于2014年提出2.0版,,2.0版將傳輸率自15Gbps倍增至30Gbps,。
許多業(yè)者將改善記憶體撞墻效應(yīng)的希望寄托在HMC技術(shù)上,不過目前為止的推進(jìn)仍很緩慢,,截至目前為止仍未見有采行HMC記憶體的電腦系統(tǒng),,預(yù)計(jì)2015年才會(huì)登場(chǎng),,即便如期登場(chǎng),從技術(shù)到系統(tǒng)也歷經(jīng)4年時(shí)間,。
另外,,或許有人對(duì)HMC技術(shù)的推展抱持樂觀,因?yàn)镠MCC組織中,,8家關(guān)鍵業(yè)者有3家為記憶體大廠,,即Micron、Samsung,、 SK Hynix,。但是,10多年前的RDRAM,,也是獲得Intel,、Samsung、Micron等大廠的入資或換股,,最終RDRAM并沒有成為新一 代的主流記憶體,,因此,對(duì)HMC的推行仍難有樂觀的理由,。
如果記憶體撞墻效應(yīng)無法解決,,那么無論使用多好的固態(tài)硬碟(SSD),多好的運(yùn)算負(fù)荷卸載(Offload)網(wǎng)卡,,則都有其限,,因?yàn)橛驳⒕W(wǎng)路均在記憶體之下,,看來產(chǎn)業(yè)只能期許這個(gè)延宕多年的問題能早日解決,。