L’1 de setembrec, 2020 Nvidia va anunciar la seva nova sèrie de targetes gràfiques RTX 3000 que prometia nivells de rendiment sense precedents no només en la representació rasteritzada tradicional, sinó també en el traçat de raigs. La sèrie de cartes RTX 3000 passaria a ser algunes de les cartes més ràpides del mercat que competeixen amb les millors ofertes d’AMD de la sèrie RX 6000. La GPU basada en Ampere que es trobava dins d’aquestes targetes era molt ràpida per si sola, però el rendiment molt superior també va ser el resultat d’una altra millora.
GDDR6X promet aportar nivells d’amplada de banda i velocitat sense precedents: imatge: tecnologia Micron
Una gran part d’aquesta actuació prové de la memòria que contenia aquestes targetes. Les dues primeres targetes de la sèrie RTX 3000, la RTX 3080 i la RTX 3090, tenien un nou tipus de memòria que no s’havia utilitzat abans en les targetes gràfiques de nivell de joc, coneguda com a GDDR6X. Aquest nou tipus de memòria prometia duplicar l’amplada de banda en comparació amb el GDDR6 estàndard que es trobava a les sèries RTX 2000 i AMD RX 6000. Vegem què fa que GDDR6X sigui tan especial.
Què fa exactament VRAM?
La major part del 'pesat' en termes de processament gràfic es fa pel nucli de la targeta gràfica, que es coneix com la GPU. La GPU és una peça de silici molt potent dissenyada i optimitzada per processar tasques gràfiques com ara jocs. Gestiona la major part del processament necessari per empènyer els fotogrames que mostra el vostre monitor. Però per processar grans quantitats de dades i preparar els fotogrames amb la suficient rapidesa, la GPU necessita alguna cosa per treballar. Aquí és on entra VRAM.
VRAM o Video Memory és una forma de memòria d’alta velocitat que s’emmagatzema a la mateixa targeta gràfica perquè la GPU hi tingui accés directe. El VRAM emmagatzema els elements i les textures que requereix el joc perquè la GPU pugui treballar-hi quan sigui necessari i preparar els marcs que cal mostrar. Si el VRAM no pot lliurar aquests recursos i altres dades crucials a la GPU amb la suficient rapidesa, l’usuari pot experimentar desacceleracions, tartamudes o fins i tot bloquejos. En general, les resolucions més altes, com ara 1440p i 4K amb paràmetres gràfics elevats, requereixen més VRAM per gestionar i emmagatzemar aquests recursos de més qualitat, cosa que significa que necessiteu una capacitat més alta de VRAM si voleu reproduir aquesta configuració en aquestes resolucions. Simultàniament, necessiteu memòria de major velocitat per moure les dades a la GPU des del VRAM amb la suficient rapidesa. Aquí és on tecnologies de memòria com GDDR6X resulten útils.
Mecanisme darrere de GDDR6X
Micron Technology (l’empresa que fabrica i subministra la memòria GDDR6X a Nvidia i altres socis) va publicar recentment alguns detalls sobre el mecanisme que hi ha darrere de la memòria GDDR6X. Això ens dóna una millor idea de com aquesta tecnologia és capaç d’aconseguir un nombre d’amplada de banda extremadament elevat.
Senyalització PAM4
A diferència de les vies de dades típiques anomenades 'autobusos' que mouen dades 1 bit alhora, GDDR6X utilitza una tècnica anomenada PAM4 (Four-Level Pulse Amplulation Modulation), que és un mètode que pot enviar 1 de cada 4 nivells de potència discreta alhora. de 2. Això vol dir que GDDR6X pot moure 2 bits alhora que augmenta dràsticament l’amplada de banda. Micron té una història d’innovacions interessants com aquesta, ja que va portar a la producció massiva els primers xips GDDR5, GDDR5X i ara GDDR6X de la indústria. Micron va ser l’únic productor de GDDR5X i ara és el fabricant exclusiu de GDDR6X. Micron va dir el següent sobre el desenvolupament de GDDR6X mitjançant PAM4:
'Des de 2006, a Micron, des de 2006 teníem científics que estudien com utilitzar PAM4 a la memòria', va dir Ralf Ebert, director del segment de gràfics de Micron. “Vaig dir intencionadament científics perquè diferenciaria els desenvolupadors i els científics. Aquests eren els nois que realment feien les bases per a la innovació. Bàsicament van agafar aquesta tecnologia PAM4 i van intentar esbrinar com podem utilitzar-ho a DRAM. Els científics van haver de treballar colze a colze amb els desenvolupadors de GDDR, els nois que van signar el xip ”, va dir Ebert. 'També van col·laborar molt estretament amb els enginyers de sistemes i productes que entenen els desafiaments des de la perspectiva del sistema i de la fabricació massiva.'
Però hi ha una limitació que comporta aquesta nova tecnologia apassionant. GDDR6 té una longitud de ràfega de 16 bytes (BL16), el que significa que cadascun dels seus dos canals de 16 bits pot lliurar 32 bytes per operació. GDDR6X té una longitud de ràfega de 8 bytes (BL8), però a causa de la senyalització PAM4, cadascun dels seus canals de 16 bits també lliurarà 32 bytes per operació. Això significa que GDDR6X no és més ràpid que GDDR6 a les mateixes velocitats de rellotge. Això també significa que, ja que GDDR6X porta el doble de senyals que GDDR6 durant cada cicle, també és molt més eficient. Segons Micron, GDDR6X és un 15% més eficient que GDDR6 (7,25 pj / bit vs 7,5 pj / bit) a nivell de dispositiu.
La senyalització PAM4 és una tècnica revolucionària en tecnologia de memòria: imatge: tecnologia Micron
Tanca la col·laboració amb Nvidia
El propi Nvidia, que ha col·laborat estretament amb Micron durant les fases de desenvolupament i proves de la memòria GDDR6X, ha estat una gran força impulsora de l’amplada de banda i de les velocitats més altes. Nvidia és l’únic soci de llançament de Micron pel que fa a la memòria GDDR6X, cosa que significa que el nou tipus de memòria serà exclusiu de les targetes Nvidia durant força temps. Nvidia ja ha instal·lat la nova memòria a les seves targetes gràfiques de joc GeForce insígnies; el RTX 3090 i el RTX 3080, que així han aconseguit enormes salts d'ample de banda sobre GDDR6 d’última generació.
Les especificacions completes de la memòria GDDR6X: imatge: tecnologia Micron
Nvidia també ha dissenyat un nou controlador de memòria i PHY per al GDDR6X, ja que utilitza senyalització PAM4 i, pel seu aspecte, tot ha estat dissenyat per la mateixa Nvidia. La tecnologia GDDR6X també hauria d’arribar a més targetes de Nvidia, en particular les sèries TITAN i Quadro, que es podrien beneficiar en gran mesura de l’amplada de banda de GDDR6X juntament amb capacitats més altes. Micron també ha confirmat que Nvidia no és un soci exclusiu de GDDR6X i que més empreses també obtindrien el nou estàndard de memòria més endavant. Això significa que podem esperar que les targetes Radeon d’AMD també tinguin algun tipus d’aplicació GDDR6X quan es llancin més d’aquestes targetes en el futur.
GDDR6X amb PAM4 vs HBM2
Tot i que GDDR6X amb la seva nova tecnologia PAM4 és encara més costosa de fabricar que GDDR6, ni tan sols s’acosta al cost de fabricació d’HBM2. La memòria HBM o High Bandwidth Memory semblava realment el futur de la tecnologia de memòria de targeta gràfica fa un parell de generacions. AMD es va esforçar molt per portar HBM al mercat principal i van llançar una sèrie de GPU realment decebedores amb HBM a bord. La línia de targetes gràfiques Fury i Vega utilitzaven memòria d’amplada de banda elevada, però malauradament els seus nuclis de GPU no eren prou ràpids com per donar-los cap mena d’avantatge sobre Nvidia.
La cridanera memòria HBM2 es va tornar a recuperar a la Radeon VII, la nova targeta gràfica d’AMD basada en l’arquitectura Vega, però que ara es basa en el procés de 7 nm. L’HBM2 dins de les targetes Vega era extremadament car de fabricar i tenia baixos rendiments, cosa que provocava una baixa oferta i una demanda encara més baixa. El Radeon VII no va poder apropar-se al vaixell insígnia de Nvidia, el RTX 2080Ti, i es va enfrontar a l’EOL al cap d’un any del seu llançament. El vaixell insígnia Nvidia molt més ràpid utilitza el GDDR6 estàndard.
La mateixa AMD es va allunyar dels seus esforços d’HBM després d’un canvi en la jerarquia de l’empresa i diversos membres d’alt rang van ser rellevats de les seves funcions. El nou AMD Radeon es va allunyar ràpidament de l’obsessió de la memòria HBM i va anar a opcions de memòria molt més realistes, com la memòria GDDR6 que es troba al RX 5000 i Sèrie de GPU RX 6000 . El principal problema amb HBM2 és la seva fabricació. El procés és extremadament tediós i car, ja que els HBM2 KGSD (encunyats apilats coneguts) s’han de muntar en una fàbrica de semiconductors i després col·locar-los en un interposador al costat d’una GPU en una sala blanca d’una altra fàbrica. Això fa que la producció sigui molt més cara i laboriosa que GDDR6 o fins i tot GDDR6X, ja que GDDR6X no requereix apilament i s’envia com a xips discrets que es poden soldar a la fàbrica.
GDDR6X ofereix nivells d'ample de banda líders en la indústria: imatge: tecnologia Micron
Però hi ha una advertència que cal assenyalar aquí. Els xips GDDR6X necessiten un senyal molt net i estable, per això el controlador de memòria Nvidia de la GPU GA102 que alimenta els xips de memòria ara es troba en un rail d’alimentació separat. Això garanteix que els xips rebin la potència neta i estable necessària que necessiten per funcionar correctament.
PAM4 per al futur
La senyalització PAM4 és un nou procés interessant i realment emocionant que pot trobar les seves aplicacions en diverses àrees del maquinari de la PC. Tot i que ara mateix es limita a l’aplicació GDDR6X per a targetes gràfiques, la tècnica de senyalització pot tenir molts més usos en altres processos en el futur. Micron creu que el futur de la memòria és la tècnica PAM 4.
'Per tant, GDDR6X és el lloc on vam introduir PAM4 i definitivament ho podem veure avançant', va dir el director de memòria gràfica de Micron. “Potencialment, PAM4 es pot utilitzar en altres estàndards de memòria. És possible o probable que aquest tipus de tecnologia sigui utilitzat per empreses amb CPU o els nostres altres processadors ”.
Una altra aplicació futura interessant de l'estàndard de senyalització PAM4 és PCIe Gen 6.0 que es preveu el 2021. Utilitza la senyalització PAM4 per extreure més eficiència i velocitats de dades més altes. Com que PCIe té un rang d'adopció molt ampli, les empreses de CPU i ASIC hauran d'adoptar eventualment PAM4 i PCIe 6.0 en algun moment del temps. Potser algun dia també s’utilitzarà a la memòria HBM2 per proporcionar amplada de banda i velocitat irreals, però això és només una especulació per part nostra.
On s’utilitza GDDRX?
Fins i tot si deixem el futur de banda per un segon, el GDDR6X encara s’utilitza en moltes aplicacions importants avui en dia. Alguns dels més importants són:
- Joc: L’ús més gran i popular de la memòria GDDR6X és, per descomptat, en els jocs. Micron ha proporcionat els mòduls GDDR6X a Nvidia per a la seva integració a les seves noves targetes gràfiques RTX 3080 i RTX 3090. Aquesta memòria els permetrà assolir xifres sense precedents en termes d’amplada de banda i velocitat de memòria. La primera generació de GDDR6X pot aconseguir velocitats de transmissió de dades de fins a 1 TB / s. Això pot resultar extremadament beneficiós en termes de jocs de nova generació.
- HPC: La tecnologia GDDRX s’utilitza en HPC o informàtica d’altes prestacions. Es caracteritza per càlculs molt paral·lels que executen programes d’aplicacions avançats de forma fiable, eficaç i el més ràpida possible. Aquestes solucions informàtiques són utilitzades per científics, investigadors, enginyers i institucions acadèmiques per resoldre problemes complexos.
- Virtualització professional: Indústries com la sanitat i la medicina, el postprocessament de vídeo professional, simulacions financeres, prediccions meteorològiques o petroli i gas confien en estacions de treball realment de gamma alta que poden utilitzar la potència de la memòria GDDR6X per racionalitzar i optimitzar el seu flux de treball. Aquestes estacions de treball d’alt rendiment són un cas d’ús clau per al nou GDDR6X.
- Intel · ligència artificial: Les tecnologies de memòria GDDRX s’utilitzen en Intel·ligència Artificial i els seus derivats com Deep Learning. Aquestes càrregues de treball són cada vegada més importants, a més de ser freqüents, i les solucions informàtiques d’alta velocitat com GDDRX poden ajudar definitivament en aquest sentit.
GDDR6X trobarà les seves aplicacions en moltes més àrees de la indústria: imatge; Tecnologia Micron
Paraules finals
GDDR6X és un nou tipus de memòria que ha estat desenvolupat per Micron en estreta col·laboració amb Nvidia. La memòria utilitza una nova tecnologia anomenada senyalització PAM4, que és un procés arquitectònic molt innovador en què es duplica la velocitat efectiva de transmissió de dades. La tècnica de senyalització també redueix l’ús d’energia i, per tant, fa que la memòria sigui més eficient.
Nvidia ha implementat la memòria a les seves noves targetes RTX 3080 i RTX 3090, i aquest és només el començament del llançament eventual de la memòria GDDR6X al mercat dels jocs. La memòria és més fàcil i econòmica de fabricar que HBM2 i dóna resultats tremendament prometedors, de manera que sembla que tota la indústria adoptarà aquest estàndard tard o d’hora. Ara mateix, les tecnologies GDDRX es troben en molts sectors, inclosos els jocs, HPC, virtualització professional i IA.
