[Rossi D]

Co je paměť GDDR7 - vše, co potřebujete vědět o nadcházející technologii grafické paměti VRAM



 Co je to paměť GDDR7? Jedná se o novou generaci grafické paměti pro grafické procesory, jako je například připravovaná řada Nvidia Blackwell RTX 50. V nadcházejících letech se bude používat v celé řadě produktů a poskytne generační upgrade oproti stávajícím řešením GDDR6 a GDDR6X, což pak zvýší výkon ve hrách a dalších typech zátěže. Pod tímto názvem se však skrývá mnohem více.

Od té doby, co se objevila druhá generace pamětí GDDR - tedy "Graphics Double Data Rate", pokud vás to zajímá -, je vzor celkem jasný. GDDR (dříve DDR SGRAM) se objevila už v roce 1998 a každých několik let přicházela nová iterace, která se chlubila vyšší rychlostí a šířkou pásma.

Současná generace GDDR6 přišla v roce 2018 a byla poprvé použita v grafických procesorech Nvidia RTX řady 20 a AMD RX 5000, přičemž začínala na rychlosti 14 GT/s (giga-transferů za sekundu - nebo alternativně Gb/s pro gigabity za sekundu) a nakonec dosáhla maximální rychlosti 20 GT/S. K dispozici byla také paměť GDDR6X, kterou používala výhradně společnost Nvidia u GPU vyšších řad RTX 30 a 40, s počáteční rychlostí 19 GT/s, která nakonec dosáhla až 23 GT/s - alespoň u dodávaných produktů.

GDDDR7 je na obzoru již několik let, protože společnost Samsung o této technologii poprvé hovořila již v roce 2022, přičemž finální specifikace JEDEC byly zveřejněny 5. března 2024. Všichni hlavní výrobci pamětí - Micron, Samsung a SK hynix - se již zavázali k podpoře tohoto standardu a čipy by se již měly masově vyrábět. Předpokládáme, že první maloobchodní produkty využívající GDDR7 se objeví letos na podzim.
Rychlosti GDDR7GDDR7 bude zpočátku dosahovat rychlosti 32 GT/s - o 60 % vyšší než nejrychlejší paměti GDDR6 a o 33 % vyšší než nejrychlejší paměti GDDR6X (ačkoli žádný produkt nikdy nevyužíval rychlost 24 GT/s). To je však pouze základní výchozí bod.

Společnosti Micron a Samsung veřejně zveřejnily plány na uvedení pamětí GDDR7 s rychlostí až 36 GT/s, zatímco SK hynix uvádí, že bude mít až 40 GT/s. To poslední by znamenalo dvojnásobnou šířku pásma oproti špičkovým řešením GDDR6 a takových čipů se pravděpodobně dočkáme v roce 2025.

Do budoucna se plánuje, že GDDR7 dosáhne rychlosti až 48 GT/s. Neočekáváme, že bychom se takové paměti dočkali dříve než za rok či dva, ale je myslitelné, že bychom se nakonec mohli dočkat ještě vyšších taktů, v závislosti na tom, co se stane v následujících letech.

Skutečné takty pamětí nejsou tak vysoké, jak by se z výše uvedených čísel mohlo zdát. Stejně jako GDDR6 bude i GDDR7 používat čtyřnásobnou rychlost přenosu dat (QDR) - technicky se tedy jedná spíše o GQDR7, ale lidé zabývající se pojmenováním se rozhodli zůstat u DDR. Data se z paměti načítají také po částech a základní takty jsou mnohem nižší, než by se podle názvů mohlo zdát. Vlastně i "QDR" je trochu chybný název, protože GDDR6X má základní takty 1188 MHz ("19 Gb/s") až 1438 MHz ("24 Gb/s"), zatímco GDDR6 má základní takty 1375-2500 MHz (11-20 Gb/s).
Bude k dispozici paměť GDDR7X? Poslední dvě generace GDDR se dočkaly variant "X", GDDR5X a GDDR6X. Obě pocházely od společnosti Micron, která ve spolupráci s Nvidií vytvořila ještě propustnější variantu základní paměti. GDDR5 dosahovala v 6GB modelu GTX 1060 maximální rychlosti 9 GT/s, zatímco GDDR5X se roztáhla na 12 GT/s. Podobně GDDR6 dosahovala maximální rychlosti 20 GT/s a GDDR6X ji posunula na 24 GT/s. To je o 33 % rychlejší u GDDR5X a o 20 % rychlejší u GDDR6X.

Mohli bychom se tedy dočkat GDDR7X, která by posunula rychlost nad jakoukoli úroveň, které GDDR7 nakonec dosáhne? Na tuto otázku jsme se společnosti Micron zeptali na veletrhu GTC 2024 a bylo nám řečeno, že oficiálně se zatím na ničem nepracuje. Což dává smysl - GDDR6X jsme se dočkali až s příchodem druhé generace grafických karet využívajících GDDR6 a GDDR7 se ještě ani nedodává v produktech.

Společnost Micron pravděpodobně nebude hovořit o budoucích plánech pro GDDR7X bez ohledu na to, zda se na ní právě pracuje - stejně jako Nvidia zatím nemluví o budoucí architektuře Rubin pro GPU. Nebylo by překvapením, kdyby se objevila ještě jedna spolupráce Micronu a Nvidie pro GDDR7X, ale neočekáváme, že o ní uslyšíme tak či onak dříve než za dva nebo tři roky. Pokud se stane skutečností, doufejme, že poskytne alespoň 20% nárůst šířky pásma, stejně jako v případě GDDR6X.
Jaké produkty budou používat GDDR7?V současné době nejsou známy žádné oficiální informace o produktech, které budou GDDR7 používat, ale hovoří se o tom, že jako první budou novou paměť používat vyšší grafické procesory Blackwell od společnosti Nvidia. Očekáváme, že první z nich se objeví na podzim roku 2024.

Dříve se očekávalo, že GPU RDNA 4 společnosti AMD také přijmou nový typ paměti, ale nyní se objevují náznaky, že RDNA 4 zůstanou u paměti GDDR6. To je sice pouze tvrzení úniku informací, ale objevují se také náznaky, že by se AMD mohlo u své nadcházející architektury zaměřit na mainstreamové GPU. Pokud je to pravda, nebylo by příliš překvapivé, kdyby se i nadále spoléhalo na levnější paměti GDDR6.

A co GPU Intel Battlemage? Ty jsou podle zástupců společnosti Intel rovněž zaměřeny na mainstreamové uživatele, a proto mohou rovněž využívat paměti GDDR6. Nebo se možná dočkáme modelu vyšší třídy s GDDR7 a mainstreamových řešení s GDDR6.

Ať už to dopadne jakkoli, současné zvěsti naznačují, že AMD RDNA 4 se možná objeví až v roce 2025. Šuškalo se, že Battlemage bude dodána letos, ale nyní jiné zvěsti říkají, že se také posunula do roku 2025. V současné době neexistuje jasná odpověď na otázku, kdy budou jednotlivé nové grafické karty dodány.

GDDR7 by se mohla uplatnit i v dalších zařízeních, zejména u akcelerátorů umělé inteligence. Špičkové akcelerátory umělé inteligence dosud používaly paměti typu HBM - nyní většinou HBM3 a HBM3E -, ale návrhy zaměřené na inferenci by stále mohly využívat dodatečnou šířku pásma, kterou GDDR7 nabízí, i když nejde o tak husté řešení jako HBM.
Technické detaily GDDR7O rychlostech a šířce pásma pamětí GDDR7 jsme toho již hodně napsali, stejně jako o tom, kdy a kde je budeme pravděpodobně používat, ale jaké zásadní změny nová paměť přináší?

Jednou z největších změn bude zmenšení technologie procesních uzlů, a to ze současné "10nm třídy" na 21 nm, na 10 nm až 15 nm. Micron v současnosti používá nejmenší uzel pro GDDR6/GDDR6X a nazývá jej 10nm třídou, ale předpokládáme, že s GDDR7 přejde na zdokonalený a/nebo menší uzel. Totéž platí pro SK hynix, který v současnosti vyrábí GDDR6 na 21nm uzlu, a Samsung, který pro GDDR6 rovněž používá 10nm třídu.

Současná řešení GDDR6 obvykle používají napětí 1,35 V, u GDDR7 se toto napětí sníží na 1,2 V, přičemž se pracuje i na potenciální 1,1V verzi (pro nižší takty). To by mělo snížit nároky na napájení při stejném výkonu, i když vyšší rychlosti mohou tuto výhodu popřít.

Největší zásadní změnou u GDDR7 je, že bude používat signalizaci PAM3, zatímco GDDR6 používá signalizaci NRZ (bez návratu k nule) - a GDDR6X používá signalizaci PAM4. PAM3 (tříúrovňová pulzně-amplitudová modulace) snižuje energetické nároky ve srovnání s NRZ a zároveň je méně složitá na implementaci než PAM4 (čtyřúrovňová PAM). Díky tomu by mělo být výrobní zařízení GDDR7 méně složité a levnější, i když to neznamená, že bude levné.

GDDR7 bude také podporovat konfigurace jiné než Power-of-two a očekáváme, že se objeví 24Gb a případně 48Gb paměťové čipy. U GDDR6 se možná také objeví 24Gb řešení, i když v současné době žádná společnost nedodala produkt s takovou konfigurací. To znamená, že na každé 32bitové rozhraní lze umístit o 50 % více paměti, takže například typická 128bitová grafická karta by mohla mít 12 GB VRAM místo pouhých 8 GB.

Další změnou je, že 32bitové paměťové rozhraní GDDR7 se rozdělí na čtyři 8bitové kanály, což pomáhá usnadnit načítání větších kusů dat. Tam, kde GDDR5 měla 8n prefetch a GDDR6 16n, bude mít GDDR7 32n prefetch architekturu. Jedná se o způsob, jak z paměti DRAM vytáhnout větší množství dat a přitom stále pracovat při relativně nízkých taktech.

GDDR7 také podporuje ECC (Error Correcting Code), což čipům umožňuje pokračovat ve funkci, i když se občas převrátí bit. ECC to dokáže odhalit a zvýšit spolehlivost, což je s rostoucí rychlostí a hustotou kritický faktor.
Pohled za hranice GDDR7Stejně jako jsme měli GDDR2 až GDDR7 - jak již bylo uvedeno, "GDDR1" se nazývala DDR SGRAM - je jisté, že se v budoucnu dočkáme GDDR8, pravděpodobně za čtyři až sedm let. Skutečnou otázkou je, co se stane po zdánlivě nevyhnutelné GDDR9. Přidáme jen jednu číslici a dostaneme GDDR10? Pravděpodobně bychom však také mohli v určitém okamžiku místo toho přejít z DDR na pojmenování QDR nebo ODR (Octal Data Rate).

GDDR2 z roku 2003 dosahovala maximální rychlosti pouhého 1 GT/s (Gb/s), přičemž 32bitový čip dával až 4 GB/s propustnosti. GDDR3 se začala používat v následujícím roce s propustností až 8 GB/s na 32bitový čip. Společnost Nvidia GDDR4 vynechala, zatímco AMD ji v letech 2006-2007 použila v několika GPU řady X1000 a HD 2000 s maximální propustností 9 GB/s. Skok na GDDR5 v roce 2009 přinesl výrazné zvýšení šířky pásma, kdy nejpomalejší čipy nabízely 16 GB/s, a později GDDR5 tuto hodnotu nakonec zdvojnásobila na 32 GB/s.

Od zavedení GDDR5 se tempo uvádění nových variant zpomalilo. GDDR5 se udržela dobrých šest let a GDDR6 si vedla stejně. Je pravděpodobné, že GDDR7 tu bude ještě minimálně tak dlouho a bude koexistovat vedle různých forem pamětí HBM (High Bandwidth Memory) používaných především v datových centrech a produktech umělé inteligence. Ale v určitém okamžiku, i s propustností až 160 GB/s na 32bitový čip, bude nakonec třeba nahradit i GDDR7 - a inženýři už pravděpodobně diskutují o způsobech, jak prosadit ještě vyšší propustnost pro to, co přijde příště.

V tuto chvíli se však těšíme na první vlnu grafických karet vybavených GDDR7. Díky větší kapacitě paměti a mnohem větší šířce pásma umožní GDDR7 ještě vyšší úroveň výpočtů GPU. Ty by měly dorazit letos na podzim, pokud vše půjde podle plánu. (vp)