Hybrid Memory Cube

Hybrid Memory Cube (disingkat HMC) adalah spesifikasi antarmuka memori akses acak (RAM) komputer berkinerja tinggi yang dirancang untuk memori DRAM bertumpuk berbasis teknologi saluran tembus silikon (through-silicon via / TSV). Standar HMC dikembangkan sebagai pesaing dari teknologi antarmuka memori tumpuk lainnya, yakni High Bandwidth Memory (HBM).

Gambaran umum

Hybrid Memory Cube dikembangkan bersama oleh Samsung Electronics dan Micron Technology pada tahun 2011,^[1] dan diumumkan ke publik oleh Micron pada September 2011.^[2] Rancangan awal arsitektur ini menjanjikan peningkatan kecepatan transfer data hingga 15 kali lipat dibandingkan standar DDR3 SDRAM.^[3]

Pengembangan standar industri ini dikoordinasikan oleh konsorsium Hybrid Memory Cube Consortium (HMCC) yang didukung oleh berbagai perusahaan teknologi terkemuka seperti Samsung, Micron Technology, Open-Silicon, ARM, Altera (kelak diakuisisi Intel), dan Xilinx, serta sempat didukung oleh Hewlett-Packard dan Microsoft.^[4] Kendati demikian, adopsi komersial HMC tersendat di pasar luas akibat kalah bersaing dengan ekosistem HBM yang didukung konsorsium JEDEC, sehingga Micron resmi menghentikan lini produk HMC pada tahun 2018.^[5]

Arsitektur dan karakteristik

HMC menggabungkan sambungan vertikal through-silicon via (TSV) dan tonjolan mikro (microbumps) untuk menumpuk keping (die) sel memori DRAM (umumnya 4 hingga 8 lapisan keping) di atas keping sirkuit logika pengendali terpisah.^[6] Lapisan sirkuit logika dasar ini menangani manajemen lalu lintas data, penyegaran memori, serta kendali antrean internal.

Meskipun menggunakan sel dasar memori DRAM konvensional, struktur internal HMC memiliki jumlah bank data yang jauh lebih banyak daripada memori DRAM datar seukuran. Antarmuka fisik dan protokol pensinyalan HMC tidak kompatibel dengan keluarga memori DDR biasa (DDR2, DDR3, DDR4) maupun dengan arsitektur High Bandwidth Memory (HBM).^[7]

Spesifikasi HMC membagi modul menjadi kemasan blok padat berbentuk kubus (cube). Satu unit kubus HMC menggunakan sambungan serial diferensial dupleks penuh (8 atau 16 jalur transmisi data) dengan pengendali transmisi serial SerDes berkecepatan 10, 12,5, hingga 15 Gbit/s per jalur. Beberapa unit kubus HMC dapat dihubungkan secara berantai (daisy-chaining) hingga 8 kubus dalam satu jaringan antarmuka transmisi data tanpa memerlukan pengalih bus eksternal tambahan.

Spesifikasi

Konsorsium HMCC merilis dua versi spesifikasi resmi:

• HMC 1.0 (April 2013): Mendefinisikan transmisi data berbasis interkoneksi SerDes 10, 12,5, dan 15 Gbit/s. Kemasan modul kubus HMC tipikal memiliki 896 pin susunan bola timah (BGA) berdimensi 31 × 31 × 3,8 mm. Satu sambungan 16 jalur berkecepatan 10 Gbit/s menghasilkan lebar pita kotor 40 GB/s (20 GB/s kirim dan 20 GB/s terima). Modul kubus dengan 4 sambungan mampu menghantarkan lebar pita memori puncak sebesar 240 GB/s, sedangkan konfigurasi 8 sambungan mencapai 320 GB/s.^[8]
• HMC 2.0 (November 2014): Memperluas laju pensinyalan transmisi SerDes dari 12,5 Gbit/s hingga 30 Gbit/s, yang menghasilkan agregasi lebar pita sambungan teoritis hingga 480 GB/s (240 GB/s tiap arah transmisi) dengan lebar pita DRAM riil sebesar 320 GB/s.^[9] Jumlah porta sambungan luar disederhanakan menjadi opsi 2 atau 4 tautan.

Penerapan komersial

Prosesor komersial pertama yang mengadopsi modul Hybrid Memory Cube adalah prosesor server Fujitsu SPARC64 XIfx yang diperkenalkan pada tahun 2014 untuk mentenagai superkomputer Fujitsu PRIMEHPC FX100.^[10] HMC juga sempat digunakan pada sejumlah kartu akselerator peranti keras logika terprogram (FPGA) kelas atas.

Pada Agustus 2018, Micron mengumumkan perubahan rencana strategis perusahaan dengan meninggalkan pengembangan HMC lanjutan, serta mengalihkan fokus investasi risetnya ke teknologi memori berkecepatan tinggi yang lebih diminati industri pasar massal, seperti GDDR6 SDRAM dan HBM.

Lihat pula

• High Bandwidth Memory (HBM)
• DRAM
• MCDRAM
• Memristor

Referensi

Pranala luar

• Spesifikasi Resmi HMC 1.0 (Arsip)
• Materi Presentasi Teknis Hybrid Memory Cube (HotChips 23), J. Thomas Pawlowski (Micron)