帶寬也能翻倍!美光力推新GDDR5X顯存

    AMD下一代GPU“Arctic Islands”（北極群島）、NVIDIA新一代GPU“Pascal”都已經(jīng)流片，他們不僅會(huì)使用先進(jìn)的16/14nm FinFET工藝，高端型號還會(huì)搭配HBM 2顯存，帶寬可達(dá)1TB/s。不過HBM顯存雖然在性能上大幅領(lǐng)先GDDR5顯存，但HBM工藝復(fù)雜，需要3D芯片堆棧，導(dǎo)致成本比較高，并不適合中低端顯卡。在這一點(diǎn)上，美光準(zhǔn)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(huì)上HBM 2顯存之外，中高端及以下的顯卡則會(huì)使用GDDR5X顯存，256bit位寬下帶寬也能達(dá)到448GB/s，接近AMD的HBM顯存512GB/s，性能足以秒殺當(dāng)前512bit/384bit位寬的旗艦顯卡了。

    實(shí)際上，這個(gè)GDDR5X顯存還不是JEDEC官方的標(biāo)準(zhǔn)，所以資料不多，現(xiàn)在還只是美光在推，他們最近也公布了一些與GDDR5X相關(guān)的細(xì)節(jié)，我們來看下GDDR5X是如何在實(shí)現(xiàn)帶寬翻倍的。

    GDDR5是顯卡顯存的主流標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)初設(shè)定的最高頻率是5Gbps，不過現(xiàn)在已經(jīng)大量出現(xiàn)了7Gbps的產(chǎn)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(yè)化比較晚，不過今年6月份他們已經(jīng)開始商業(yè)化出貨20nm工藝的GDDR5顯存了。

    GDDR5顯存是四倍速率，7Gbps顯存實(shí)際運(yùn)行頻率是875MHz，要想繼續(xù)提升帶寬的話就得繼續(xù)提升頻率，但目前的GDDR5已經(jīng)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(fā)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(shí)際運(yùn)行頻率，而是提高預(yù)取數(shù)據(jù)位寬，從8位提升到了16位，相當(dāng)于不提高車速但提高了車道數(shù)量，這樣等效數(shù)據(jù)頻率也會(huì)大幅提升，初期的速度是10-12Gbps，未來還可以上到16Gbps。

    除了數(shù)據(jù)預(yù)取位寬變化之外，美光盡可能地保留原有的GDDR5協(xié)議，這樣做的好處就是最大化兼容現(xiàn)有的GDDR5生態(tài)系統(tǒng)，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(gè)例子吧：NVIDIA的Maxwell 2.0架構(gòu)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，那么位寬就是384GB/s，如果GDDR5X實(shí)現(xiàn)了14Gbps的速度，那么帶寬就是448GB/s，翻了一倍。如果能實(shí)現(xiàn)美光許諾的16Gps速度，那么帶寬就是512GB/s，達(dá)到了目前HBM一代的水平。

    在高帶寬、最大化兼容GDDR5標(biāo)準(zhǔn)之外，GDDR5X顯存的功耗也降低了，因?yàn)樗碾妷簭腉DDR5標(biāo)準(zhǔn)的1.5V降低到了1.35V，雖然不如HBM顯存的1.2V那么低，但已經(jīng)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(nèi)存技術(shù)是大勢所趨，因?yàn)樗粌H性能更好、功耗更低，還能大幅減少PCB空間，這會(huì)為顯卡設(shè)計(jì)帶來更多可能。不過新技術(shù)必須經(jīng)歷的一個(gè)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(xiàn)在推的GDDR5X顯存就是一個(gè)例子，在不需要大幅改變結(jié)構(gòu)的情況下也能讓未來的顯卡帶寬翻倍，同時(shí)降低功耗。

    不過GDDR5X的一切還要取決于廠商的選擇，美光預(yù)計(jì)會(huì)在2016年開始出貨GDDR5X顯存，現(xiàn)在就得看AMD、NVIDIA能否接受這種方案了。■