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Nvidia-Mining-GPU: 80 GB statt 8 GB VRAM und 80 % mehr Kerne per Hack
Eine Mining-Grafikkarte von Nvidia hat weit mehr HBM2e-Speicher an Bord, als ihr Datenblatt vermuten lässt. Bei neun von zehn untersuchten CMP 170HX schaltete eine Entwicklerin die vollen 80 statt 8 GB frei. Auch zusätzliche Recheneinheiten konnte sie aktivieren – mit bemerkenswerten Folgen für die Leistung.
Im Inneren der CMP 170HX steckt der GA100-Grafikprozessor, den Nvidia ursprünglich für seine professionelle A100 entwickelt hatte. Die 8-GB-Variante der Mining-Karte besitzt fünf HBM2e-Speicherstapel mit einer Gesamtkapazität von 80 GB. Ab Werk ist davon lediglich ein Zehntel nutzbar. Der übrige Speicher befindet sich auf demselben Chip-Package, bleibt für Anwendungen aber unzugänglich.
Dass sich diese Beschränkung umgehen lässt, ist bereits seit dem Sommer bekannt. Mit dem Open-Source-Werkzeug cmpunlocker konnten Nutzer bislang bis zu 64 GB freischalten. Die Entwicklerin Kate geht mit einem am 10. November veröffentlichten Hardware-Hack noch einen Schritt weiter und erschließt die vollständigen 80 GB.
Von zehn untersuchten Exemplaren funktionierte bei neun der gesamte Speicher. Nur bei einer Karte erwiesen sich lediglich 64 GB als nutzbar. Kate überprüfte das Ergebnis mit umfangreichen Speicherzugriffen und realen KI-Anwendungen wie vLLM und SGLang. Dass fast alle getesteten Karten die vollständige Kapazität bereitstellen konnten, bedeutet allerdings nicht, dass dies für sämtliche CMP 170HX gilt.
Die ursprünglich 2021 für das Mining von Ethereum vorgestellte Karte gewinnt dadurch einen neuen Einsatzzweck. Mit 80 GB HBM2e lassen sich große KI-Sprachmodelle lokal ausführen, die auf einer gewöhnlichen Gaming-Grafikkarte nicht vollständig in den Grafikspeicher passen. Eine GeForce RTX 5090 bietet zum Vergleich lediglich 32 GB GDDR7. Die ältere GA100-Architektur kann bei der Rechenleistung und Effizienz allerdings nicht mit jeder modernen KI-GPU mithalten.
Dass eine Grafikkarte wesentlich mehr Hardware besitzt, als sie tatsächlich nutzen darf, ist in der Halbleiterindustrie grundsätzlich nichts Ungewöhnliches. Dahinter steckt unter anderem das sogenannte Binning. Bei der Herstellung großer Grafikprozessoren fallen nicht alle Chips gleich gut aus. Manche besitzen fehlerhafte Recheneinheiten oder Speicheranbindungen, andere erreichen nicht die vorgesehenen Taktraten. Statt diese Chips wegzuwerfen, deaktivieren die Hersteller betroffene Bereiche und verkaufen sie als kleinere Modelle.
Die gleiche Technik dient allerdings auch dazu, verschiedene Produktklassen voneinander abzugrenzen. Selbst vollständig funktionsfähige Einheiten können dabei abgeschaltet werden, wenn sie für das jeweilige Modell nicht vorgesehen sind.
Wie weit Nvidia bei der CMP 170HX ging, zeigen auch die Recheneinheiten. Der GA100 besitzt physisch 128 Streaming-Multiprozessoren (SMs). Bei einer regulären A100 sind davon 108 aktiv, bei der Mining-Karte lediglich 70. Auch die Zahl der nutzbaren Speicherbereiche wurde massiv eingeschränkt.
Kates Untersuchungen zeigen, dass bei den getesteten Exemplaren erheblich mehr Hardware funktionsfähig war, als Nvidia freigegeben hatte. Ob die Beschränkungen bei einzelnen Karten auf Produktionsfehler, gezielte Produktsegmentierung oder eine Kombination aus beidem zurückgehen, lässt sich daraus nicht abschließend ableiten.
Für die Freischaltung nutzte Kate eine Schwachstelle im sogenannten eFuse-Controller des GA100. Über diese elektronischen Sicherungen legt Nvidia unter anderem fest, welche Teile des Grafikprozessors aktiviert werden dürfen. Normalerweise lassen sich die entsprechenden Einstellungen nach der Herstellung nicht mehr ohne Weiteres verändern.