На мероприятии Nvidia GTC 2024 компания Samsung представила чипы GDDR7, но оказалась не единственной с этой новинкой — собственные чипы видеопамяти продемонстрировала и SK hynix, заявив о более продвинутых в сравнении с продукцией конкурента технических характеристиках, обратил внимание ресурс Hardwareluxx.

Источник изображения: hardwareluxx.de

Модули памяти Samsung, предназначенные для игровых видеокарт нового поколения, поддерживают скорость до 32 Гбит/с, но на практике они будут ограничены показателем 28 Гбит/с. Компания SK hynix сделала шаг вперёд и подтвердила разработку модулей, поддерживающих ещё более высокие скорости. Если ранее Samsung говорила о 37 Гбит/с, то SK hynix, как стало известно, готова добиться показателя в 40 Гбит/с — такова установленная компанией целевая производительность для семейства GDDR7.

Кроме того, SK hynix рассказала о планах наладить выпуск чипов объёмом 16 и 24 Гбит — это позволит AMD и Nvidia внедрять новые конфигурации памяти, сохраняя при этом число чипов на борту. Память стандарта GDDR7 дебютирует на видеокартах Nvidia GeForce RTX 50-й серии, которые, как ожидается, выйдут на рынок к концу текущего года. Скорость чипов памяти в этих видеокартах составит 28 Гбит/с, а показатели в 32 Гбит/с и выше, вероятно, будут достигнуты в будущих поколениях. Скорость в 40 Гбит/с едва ли можно будет увидеть в потребительской продукции, но она может быть снижена на 10 %, и это, пожалуй, более реалистичный сценарий.

На мероприятии GTC 2024 компания Nvidia показала чипы памяти GDDR7 со скоростью передачи данных 32 Гбит/с и объёмом 2 Гбайт от компании Samsung. Новая память на 33 % быстрее актуальных решений GDDR6 и GDDR6X. Благодаря этому будущие видеокарты с такими чипами памяти смогут обеспечить гораздо более высокий показатель пропускной способности.

Источник изображения: Overclock3d

Первые чипы памяти GDDR7 в составе будущих видеокарт по причинам энергоэффективности будут обеспечивать скорость передачи данных, ограниченную до 28 Гбит/с. Они будут на 17 % медленнее максимального показателя их возможной скорости, но в то же время значительно быстрее актуальных чипов памяти GDDR6 и GDDR6X, которые используются в современных графических ускорителях.

Источник изображения: HardwareLuxx

Напомним, что в рамках GTC 2024 компания Nvidia также представила новое поколение специализированных графических процессоров Blackwell для ИИ. Правда, они будут оснащаться не памятью GDDR7, а набортной высокоскоростной памятью HBM3E.

Весьма вероятно, Nvidia будет использовать микросхемы памяти GDDR7 в составе своих будущих игровых видеокарт GeForce RTX 50-й серии. По слухам, именно флагманская модель будущей серии предложит скорость памяти на уровне 28 Гбит/с на контакт.

Последние слухи также говорят в пользу того, что условная GeForce RTX 5090 получит 512-битную шину памяти. Таким образом, новинка не только предложит на 33 % более скоростную память, чем у GeForce RTX 4090, но также получит на 33 % более широкую шину памяти. Всё это совокупно может увеличить пропускную способность памяти будущей флагманской видеокарты на 77 % по сравнению с флагманом текущего поколения.

Комитет стандартизации полупроводниковой продукции (JEDEC) принял новый стандарт памяти JESD239 Graphics Double Data Rate (GDDR7) SGRAM. Микросхемы памяти GDDR7 обеспечат вдвое большую пропускную способность по сравнению с GDDR6 —до 192 Гбайт/с на чип, что должно удовлетворить спрос на скоростную память не только в игровом сегменте, но и на рынке высокопроизводительных вычислений и ИИ.

Источник изображения: Samsung

Стандарт JESD239 GDDR7 является первым стандартом JEDEC для памяти DRAM, в котором используется технология интерфейса импульсно-амплитудной модуляции (PAM) для высокочастотных операций. В GDDR7 используется версия PAM3, которая улучшает соотношение сигнал/шум (SNR) для работы на высоких частотах, одновременно повышая энергоэффективность модулей памяти. Благодаря использованию трёх уровней (+1, 0, -1) для передачи трёх битов за два цикла по сравнению с традиционным интерфейсом NRZ (без возврата к нулю), где реализована передача двух битов за два цикла, PAM3 обеспечивает более высокую скорость передачи данных за один цикл, что приводит к улучшению производительности.

Другими особенностями памяти GDDR7 являются:

• независимые от ядра шаблоны тренировки LFSR (регистр сдвига с линейной обратной связью) и счетчики ошибок для повышения точности и сокращения времени тренировки;
• удвоение числа независимых каналов с двух до четырёх по сравнению с GDDR6;
• поддержка плотности чипов от 16 до 32 Гбит, включая поддержку двухканального режима для удвоения пропускной способности системы;
• удовлетворение потребности рынка в надёжном, доступном и удобном в обслуживании решения за счёт внедрения новейших функций обеспечения целостности данных, включая ECC на кристалле (ODECC) с отчётами об ошибках в реальном времени, проверкой данных, проверкой ошибок и очисткой, а также чётности адресов команд с блокировкой команд (CAPARBLK).

В пресс-релизе JEDEC отмечается, что ведущие производители памяти, включая Micron, Samsung и SK hynix, а также компании AMD и NVIDIA, выпускающие продукты на основе их решений, выразили интерес к новому стандарту памяти GDDR7.

На предстоящей конференции IEEE Solid State Circuit Conference (SSCC), которая состоится в феврале, не только компания Samsung собирается рассказать о новом поколении видеопамяти GDDR7. Аналогичную разработку собирается анонсировать компания SK hynix.

Источник изображения: SK hynix

Память GDDR7 от SK hynix предложит скорость 35,4 Гбит/с на контакт. Это меньше, чем у памяти Samsung, для которой заявляется скорость 37 Гбит/с. Однако в обоих случаях чипы будут обладать объёмом 16 Гбит. Благодаря этому при поддержке графическим процессором 256-битной шины памяти на одной стороне видеокарты можно будет разместить до 16 Гбайт памяти.

Далеко не все микросхемы нового поколения памяти GDDR7 предложат скорость 37 Гбит/с. Некоторые чипы будут медленнее, как в случае с SK hynix. Однако своё применение они тоже найдут несомненно. Как и Samsung, компания SK hynix использует в GDDR7 схему амплитудно-импульсную модуляция PAM3, а также собственную энергоэффективную архитектуру. Правда, компания не поясняет, какую именно и похожа ли она на четыре низкоскоростных состояния тактовой частоты, как в чипах Samsung.

Память GDDR7, как ожидается, будет активно использовать в новом поколении графических ускорителей, как в игровом, так и в профессиональном сегментах. Однако рынки ИИ-вычислений и HPC будут по-прежнему в значительной степени полагаться на высокопроизводительную память HBM3E. У SK hynix и здесь есть новинки. Производитель собирается рассказать о новых 16-слойных стеках памяти HBM3E объёмом 48 Гбайт, способных обеспечить скорость 1280 Гбайт/с. Графический процессор, оснащённый четырьмя такими стеками памяти общим объёмом 192 Гбайт, сможет обеспечить пропускную способность на уровне 5,12 Тбайт/с.

В составе нового стека памяти HBM3E от SK hynix реализована новая схема всестороннего питания TSV (через кремниевый переход) и 6-фазная схема RDQS. Производитель также собирается показать новую память LPDDR5T (LPDDR5 Turbo) для смартфонов, планшетов и тонких ноутбуков. Эти чипы обеспечивают скорость передачи данных до 10,5 Гбит/с на контакт и работают при напряжении 1,05 В.

Графическая память с двойной скоростью передачи данных — Graphics Double Data Rate или GDDR — является важнейшим компонентом высокопроизводительных устройств, особенно в секторах графики и ИИ. Новейшим этапом развития технологии является память стандарта GDDR7. В программе февральской Международной конференции по твердотельным схемам IEEE 2024 Samsung расскажет о «DRAM GDDR7 16 Гбит, 37 Гбит/с с оптимизированной PAM3 коррекцией TRX и калибровкой ZQ».

Источник изображений: Samsung

Память GDDR7, которую готовит Samsung, позволит достичь скорости передачи данных до 37 Гбит/с на контакт, что соответствует пропускной способности 37 ГТ/с. То есть новый 16-Гбайт чип Samsung GDDR7 сможет обеспечить скорость передачи данных до 148 Гбайт/с, а подсистема памяти видеокарты из таких чипов в сочетании с 384-битной шиной даст пропускную способность в 1,776 Тбайт/с. Для сравнения, актуальная GeForce RTX 4090 с памятью GDDR6X обеспечивает 1,008 Тбайт/с. Помимо более высокой производительности, чип Samsung GDDR7, согласно заявлению производителя, потребляет на 20 % меньше энергии.

Добиться таких высоких скоростей помогла схема PAM3 — амплитудно-импульсная модуляция с тремя сигнальными уровнями (-1, 0 и +1). Этот механизм позволяет за два цикла передавать три бита данных, что более эффективно, чем двухуровневый NRZ в GDDR6. При этом сигналы PAM3 сложнее генерировать и декодировать, чем сигналы NRZ, что ведёт к росту потребления энергии, кроме того, они более восприимчивы к помехам. Но преимуществ у PAM3 всё-таки больше, поэтому данная схема и используется в GDDR7.

Samsung также упомянула, что применила эпоксидный компаунд с повышенной на 70 % термостойкостью, а это признак того, что модули памяти GDDR7 нагреваются сильнее, чем GDDR6, особенно на высоких тактовых частотах. Производитель пообещал вариант GDDR7 с более низким рабочим напряжением для ноутбуков, но показатели производительности компонентов в таком исполнении компания не уточнила.

Ожидается, что GDDR7 станет доступна вместе со следующим поколением графических процессоров AMD и NVIDIA, вероятно, позднее в этом году.

Samsung доложила о завершении разработки первого в мире чипа оперативной памяти GDDR7 — его отличают пропускная способность 32 ГТ/с, схема передачи сигналов с амплитудно-импульсной модуляцией PAM3, а также снижение потребления энергии на 20 % по сравнению с GDDR6.

Источник изображений: Samsung

Первый 16-Гбит чип Samsung GDDR7 предлагает пропускную способность 32 ГТ/с и скорость передачи данных 128 Гбайт/с — у GDDR6X эти показатели составляют 22,4 ГТ/с и 89,6 Гбайт/с соответственно. С такими параметрами и с шиной шириной 384 бит можно будет добиться пропускной способности подсистемы памяти видеокарты в 1,536 Тбайт/с, и это большой шаг вперёд по сравнению с 1,008 Тбайт/с у актуального флагмана NVIDIA GeForce RTX 4090 с памятью GDDR6X.

Добиться таких высоких скоростей помогла схема PAM3 — амплитудно-импульсная модуляция с тремя сигнальными уровнями (-1, 0 и +1). Этот механизм позволяет за два цикла передавать три бита данных, что более эффективно, чем двухуровневый NRZ в GDDR6. При этом сигналы PAM3 сложнее генерировать и декодировать, чем сигналы NRZ, что ведёт к росту потребления энергии; кроме того, они более восприимчивы к помехам. Но преимуществ у PAM3 всё-таки больше, поэтому данная схема и используется в GDDR7.

Помимо более высокой производительности, чип Samsung GDDR7, согласно заявлению производителя, потребляет на 20 % меньше энергии. К сожалению, это не распространяется на контроллеры — задача кодирования/декодирования PAM3 требует больше энергии. Samsung также упомянула, что применила эпоксидный компаунд с повышенной на 70 % термостойкостью, а это признак того, что модули памяти GDDR7 нагреваются сильнее, чем GDDR6, особенно на высоких тактовых частотах. Производитель пообещал вариант GDDR7 с более низким рабочим напряжением для ноутбуков, но показатели производительности компонентов в таком исполнении компания не уточнила. О сроках выхода нового решения на рынок Samsung не сказала ничего, и с учётом выхода новых архитектур AMD и NVIDIA каждые два года, можно предположить, что чипы нового поколения дебютируют с GPU в 2024 году.

Корейский производитель добавил, что преимущества GDDR7 наиболее ярко проявятся в системах искусственного интеллекта, в области высокопроизводительных вычислений, а также в автомобильной электронике. Логично предположить что здесь чипы GDDR7 появятся раньше, чем в потребительской графике.

Компания Micron представит первые чипы памяти GDDR7 в первой половине 2024 года. Новый тип памяти обещает более высокую производительность по сравнению с GDDR6 и GDDR6X, однако потребует использования новых контроллеров памяти и, следовательно, разработки новых графических процессоров.

Источник изображения: Micron

«Мы планирует представить наше следующее поколение продуктов G7 на базе передового техпроцесса 1ß в первой половине календарного 2024 года», — заявил генеральный директор Micron Санджей Мехротра (Sanjay Mehrotra).

Память GDDR7 SGRAM будет применяться в составе видеокарт нового поколения, а также в других продуктах, где требуется обеспечение высокой пропускной способности в передаче данных, но при этом нет необходимости использования дорогой высокопроизводительной памяти HBM3. По словам компании Samsung, память стандарта GDDR7 обеспечит скорость передачи данных на уровне 36 Гбит/с. Правда, производитель пока не готов говорить о том, когда он собирается представить и выпустить это решение на рынок.

По словам компании Cadence, в чипах памяти GDDR7 будет применяться технология модуляции PAM3, которая позволит значительно повысить пропускную способность по сравнению с GDDR6, где применяются схемы кодирования PAM2 и NRZ. Использование PAM3 не усложняет производство чипов памяти и не повышает уровень их энергопотребления в сравнении с теми же чипами GDDR6X, где в свою очередь используется модуляция PAM4.

Следует отметить, что анонс нового типа памяти необязательно означает его немедленное коммерческое внедрение. Поскольку в GDDR7 будет использоваться совершенно другой тип модуляции по сравнению с GDDR6 или GDDR6X, для памяти нового поколения также потребуется разработка совершенно новых контроллеров памяти в составе GPU. Таким образом, коммерческое внедрение нового типа видеопамяти ожидается не ранее анонса графических процессоров нового поколения. Та же NVIDIA планирует представить новое поколение игровой графической архитектуры, известной пока что под кодовым именем Ada Lovelace Next, не ранее 2025 года. О планах AMD и Intel пока ничего неизвестно.

Компания Cadence уже разработала специальные инструменты верификации чипов памяти GDDR7, поэтому производители могут проводить тесты контроллеров памяти и физических интерфейсов GPU на соответствие спецификациям GDDR7.