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Vier gestapelte Dies eines Speicherchips für einen Hybrid Memory Cube
Vier gestapelte Dies eines Speicherchips für einen Hybrid Memory Cube (Bild: Micron)

Mehr Platz für Akkus

Die von High Bandwidth Memory oder Hybrid Memory Cubes erreichten Geschwindigkeiten und Kapazitäten, aber auch die Leistungsaufnahme machen die Technologien, wenn überhaupt, erst mittelfristig tauglich für mobile Geräte. Am ehesten können wir uns zukünftige High-End-Prozessoren mit integrierter Grafikeinheit oder dedizierte Grafikmodule mit Stapelspeicher vorstellen.

Anders als bei Desktopsystemen wird aus Platzgründen der DDR3- oder GDDR5-Speicher in Note- oder Ultrabooks längst auf der Platine verlötet. Je näher am (Grafik-)Prozessor, desto besser, denn: Sitzen die Komponenten eng beieinander, verringert dies die Länge der Leiterbahnen, die Kosten und die Leistungsaufnahme sinken und die Platine wird kleiner. Der so eingesparte Platz steht für die Kühlung oder einen größeren Akku zur Verfügung.

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  • 3D-Stacking mit DRAM auf dem SoC und 2,5D-Stacking mit DRAM und SoC auf einem Interposer (Bild: AMD)
  • Samsung 850 Evo mit 1 TByte und 512 GByte (Bild: Anandtech)
  • Aus planaren Zellen werden mit 3D-NAND-Flash gestapelte Zylinder. (Bild: Samsung)
  • In der 850 Pro/Evo sind 32 Zellschichten gestapelt. (Bild: Samsung)
  • Ein 3D-NAND-Flash-Siliziumplättchen (Bild: Samsung)
  • Eine Radeon R9 290X mit 512 Bit Interface und 16 GDDR5-Bausteinen (Bild: Techpowerup)
  • Eine Core i7-4570R mit EDRAM auf dem gleichen Träger (Bild: iFixit)
  • Wire Bonding und Through Silicon Vias (Bild: AMD)
  • Through Silicon Vias im Detail (Bild: AMD)
  • Through Silicon Vias sind viel dünner als menschliche Haare. (Bild: AMD)
  • Die beiden bisherigen HBM-Generationen im Überblick (Bild: SK Hynix)
  • Die erste HBM-Generation im Vergleich mit DDR3 und GDDR5 (Bild: SK Hynix)
  • Die erste HBM-Generation besteht aus vier DRAM-Chips mit je zwei 128-Bit-Kanälen. (Bild: SK Hynix)
  • Mockup einer Platine ohne echten Pascal-Chip oder HBM (Bild: Nvidia)
  • Ein Hybrid Memory Cube (Bild: Micron)
  • Aufbau und Verbindung eines Hybrid Memory Cube (Bild: Micron)
  • 1-GBit-Dies eines Hybrid Memory Cube (Bild: Micron)
  • Die Logikschicht ist beim Hybrid Memory Cube obligatorisch. (Bild: Micron)
  • Die fünf Schichten eines Hybrid Memory Cube (Bild: Micron)
  • Knights Landing soll 2015 erscheinen. (Bild: Intel)
  • Knights Landing bietet 16 GByte HMC-Speicher mit 480 GByte/s. (Bild: Intel)
  • Ohne die kompakte Platine müsste der Akku kleiner sein. (Bild: iFixit)
  • Unter dem A7-Deckel sitzen ein DRAM-Chip und das SoC. (Bild: iFixit)
  • (LP)DDR4 und Stapelspeicher gehört die Zukunft. (Bild: Jedec)
  • Größenvergleich von DDR4 und HBM (Bild: SK Hynix)
Ohne die kompakte Platine müsste der Akku kleiner sein. (Bild: iFixit)

In Tablets und besonders in Smartphones wird der Arbeitsspeicher seit Jahren gestapelt. Die simpelste Form von Stacking nennt sich PoP, also Package on Package. Apple beispielsweise verlötetet seine Systems-on-a-Chip samt Gehäuse auf der Platine als unterste Ebene, da das System-on-a-Chip mehr Kontakte in Form von Lotkügelchen benötigt als Speicher.

Die 1 GByte LPDDR3 beim A7 beispielsweise werden samt Package oben auf das System-on-a-Chip gelötet. Durch diesen PoP-Aufbau wird die Platine zwar insgesamt etwas höher, jedoch weitaus kompakter als mit einem neben dem System-on-a-Chip platzierten Speicherbaustein. Das ist beim iPhone 5S sehr schön zu erkennen: Wäre die Platine länger oder breiter, müsste Apple einen kleineren Akku verbauen.

In den nächsten Jahren wird der vorherrschende Speicherstandard im mobilen Bereich Low-Power-DDR4 werden. Hier arbeiten die Hersteller noch mit klassischem Wire Bonding, bei DDR4-Modulen für Server werden bereits Through Silicon Vias und vier DRAM-Plättchen pro Stapel eingesetzt.

  • 3D-Stacking mit DRAM auf dem SoC und 2,5D-Stacking mit DRAM und SoC auf einem Interposer (Bild: AMD)
  • Samsung 850 Evo mit 1 TByte und 512 GByte (Bild: Anandtech)
  • Aus planaren Zellen werden mit 3D-NAND-Flash gestapelte Zylinder. (Bild: Samsung)
  • In der 850 Pro/Evo sind 32 Zellschichten gestapelt. (Bild: Samsung)
  • Ein 3D-NAND-Flash-Siliziumplättchen (Bild: Samsung)
  • Eine Radeon R9 290X mit 512 Bit Interface und 16 GDDR5-Bausteinen (Bild: Techpowerup)
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  • Wire Bonding und Through Silicon Vias (Bild: AMD)
  • Through Silicon Vias im Detail (Bild: AMD)
  • Through Silicon Vias sind viel dünner als menschliche Haare. (Bild: AMD)
  • Die beiden bisherigen HBM-Generationen im Überblick (Bild: SK Hynix)
  • Die erste HBM-Generation im Vergleich mit DDR3 und GDDR5 (Bild: SK Hynix)
  • Die erste HBM-Generation besteht aus vier DRAM-Chips mit je zwei 128-Bit-Kanälen. (Bild: SK Hynix)
  • Mockup einer Platine ohne echten Pascal-Chip oder HBM (Bild: Nvidia)
  • Ein Hybrid Memory Cube (Bild: Micron)
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  • 1-GBit-Dies eines Hybrid Memory Cube (Bild: Micron)
  • Die Logikschicht ist beim Hybrid Memory Cube obligatorisch. (Bild: Micron)
  • Die fünf Schichten eines Hybrid Memory Cube (Bild: Micron)
  • Knights Landing soll 2015 erscheinen. (Bild: Intel)
  • Knights Landing bietet 16 GByte HMC-Speicher mit 480 GByte/s. (Bild: Intel)
  • Ohne die kompakte Platine müsste der Akku kleiner sein. (Bild: iFixit)
  • Unter dem A7-Deckel sitzen ein DRAM-Chip und das SoC. (Bild: iFixit)
  • (LP)DDR4 und Stapelspeicher gehört die Zukunft. (Bild: Jedec)
  • Größenvergleich von DDR4 und HBM (Bild: SK Hynix)
(LP)DDR4 und Stapelspeicher gehört die Zukunft. (Bild: Jedec)

Langfristig geht der Trend dahin, alle Bestandteile in ein einziges Gehäuse zu stecken. Die finale Stufe der Integration wäre, auch den Hauptspeicher mit in das System-on-a-Chip zu packen. Da hierdurch aber die Die-Fläche drastisch steigt, ist ein solcher Chip nicht wirtschaftlich zu fertigen - selbst 32 MByte ESRAM belegen enorm viel Platz, wie das System-on-a-Chip der Xbox One zeigt.

 Riesige Hybrid Memory Cubes

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Moosbuckel 23. Dez 2014

ebenfalls ein danke von mir

Anonymer Nutzer 19. Dez 2014

Soll er ruhig,wenn er dafür 4 Terabyte zwischenspeichern kann.^^

Dai 18. Dez 2014

Golem hat sich vielleicht etwas ungeschickt ausgedrückt im Grunde ist Hearthstone aber...

ms (Golem.de) 18. Dez 2014

Das Package-Substrat ist idR FR4, der Interposer drüber aus Silizium.

Ach 18. Dez 2014

Da kommt ja wieder sowas wie ne handfeste Aufbruchstimmung auf. Rein geometrisch gesehen...



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