帶寬也能翻倍!美光力推新GDDR5X顯存

2023-06-29 22:11:02 1

    AMD下一代GPU「Arctic Islands」（北極群島）、NVIDIA新一代GPU「Pascal」都已經流片，他們不僅會使用先進的16/14nm FinFET工藝，高端型號還會搭配HBM 2顯存，帶寬可達1TB/s。不過HBM顯存雖然在性能上大幅領先GDDR5顯存，但HBM工藝複雜，需要3D晶片堆棧，導致成本比較高，並不適合中低端顯卡。在這一點上，美光準備了GDDR5X顯存，這是GDDR5顯存的改良版，顯存帶寬也能翻倍，接近目前HBM顯存的水平。

    此前就有傳聞稱NVIDIA明年除了會上HBM 2顯存之外，中高端及以下的顯卡則會使用GDDR5X顯存，256bit位寬下帶寬也能達到448GB/s，接近AMD的HBM顯存512GB/s，性能足以秒殺當前512bit/384bit位寬的旗艦顯卡了。

    實際上，這個GDDR5X顯存還不是JEDEC官方的標準，所以資料不多，現在還只是美光在推，他們最近也公布了一些與GDDR5X相關的細節，我們來看下GDDR5X是如何在實現帶寬翻倍的。

    GDDR5是顯卡顯存的主流標準，當初設定的最高頻率是5Gbps，不過現在已經大量出現了7Gbps的產品了，SK Hynix去年底還宣布了8Gbps的GDDR5顆粒，美光自己在GDDR5顯存上商業化比較晚，不過今年6月份他們已經開始商業化出貨20nm工藝的GDDR5顯存了。

    GDDR5顯存是四倍速率，7Gbps顯存實際運行頻率是875MHz，要想繼續提升帶寬的話就得繼續提升頻率，但目前的GDDR5已經遇到了天花板，單純提高頻率的話不太可能，要面臨成本、功耗、發熱等多方面的困擾。

    既然不能提高頻率就得想別的辦法，美光的GDDR5X走的是LPDDR2到LPDDR3再到LPDDR4那樣的成功路線——不提高顯存實際運行頻率，而是提高預取數據位寬，從8位提升到了16位，相當於不提高車速但提高了車道數量，這樣等效數據頻率也會大幅提升，初期的速度是10-12Gbps，未來還可以上到16Gbps。

    除了數據預取位寬變化之外，美光儘可能地保留原有的GDDR5協議，這樣做的好處就是最大化兼容現有的GDDR5生態系統，美光表示AMD、NVIDIA的顯存控制器不需要很大的改變就能支持GDDR5X顯存。

    這樣一來，GDDR5X的帶寬相比目前的GDDR5也大大提升了，簡單舉個例子吧：NVIDIA的Maxwell 2.0架構顯卡目前普遍使用的是7Gbps的GDDR5顯存，GM204核心位寬是256bit，總帶寬帶寬224GB/s，如果用了12Gbps的GDDR5X顯存，那麼位寬就是384GB/s，如果GDDR5X實現了14Gbps的速度，那麼帶寬就是448GB/s，翻了一倍。如果能實現美光許諾的16Gps速度，那麼帶寬就是512GB/s，達到了目前HBM一代的水平。

    在高帶寬、最大化兼容GDDR5標準之外，GDDR5X顯存的功耗也降低了，因為它的電壓從GDDR5標準的1.5V降低到了1.35V，雖然不如HBM顯存的1.2V那麼低，但已經是大大改善了，算起來功耗只有原來的81%。

    總的來說，以HBM為代表的3D堆棧內存技術是大勢所趨，因為它不僅性能更好、功耗更低，還能大幅減少PCB空間，這會為顯卡設計帶來更多可能。不過新技術必須經歷的一個問題就是過渡期間成本比較高，這也為GDDR5改良留下了空間。美光現在推的GDDR5X顯存就是一個例子，在不需要大幅改變結構的情況下也能讓未來的顯卡帶寬翻倍，同時降低功耗。

    不過GDDR5X的一切還要取決於廠商的選擇，美光預計會在2016年開始出貨GDDR5X顯存，現在就得看AMD、NVIDIA能否接受這種方案了。■