8 月 14 日,NVIDIA 发布了新一代专业显卡 Quadro RTX 5000/6000/8000,除了架构升级到 Turing 图灵以外,更是首批采用GDDR6显存的显卡;一个星期后发布的 RTX 2080 Ti/2080/2070 游戏显卡同时是采用 GDDR6 线程,意味着 GDDR6 显存已经进入实质性的量产、商业化阶段。那么 GDDR6 显存有哪些改进?又会对显卡性能产生什么变化?今天我们就来聊一聊这个。
之前我们也有一期专门介绍 DDR 内存、GDDR 显存之间“爱恨情仇”的超能课堂,里面讲到 GDDR 显存是为适应显卡需求、脱胎于 DDR 内存的产物,GDDR 标准一直跑得比较快,全都是因为显卡中数据交换量巨大,对容量、速度都有了新的要求,GDDR6 正是为满足新需求应运而生,而 GDDR5X 这个半代产品可以视作前期抢先体验版,两者有一定关系。
那么 GDDR6 相比之前的 GDDR 显存们有什么样的变化呢?
首先,GDDR6 继承了 GDDR5X 中的 16bit 预取宽度,使用了改进版的 QDR 4 倍数据倍率技术,也就是说每个时钟可以传输 4bit 数据!这已经是被证实提高数据传输速度最为有效的方法。GDD6 显存速度因此可以抛开 GDDR5 一大截,直接从 12Gbps 起跳,JEDEC 标准最高速度为 16Gbps,不过三星已经有做 18Gbps 产品的规划了。
其次,GDDR6 终于一改以往 GDDR1/2/3/4/5/5X 只有一个读写通道问题,使用双通道,每通道的读写宽度降低至 16/8,虽然位宽变小了,但实际上两个通道可以同时工作,效率更高以后,会带来明显的性能提升。
第三,显存容量的进步,原本 GDDR5 最常见的都是 8Gb 单颗粒,而 GDDR6 标准下未来最高容量可以达到 32Gb,换算过来单颗粒就是 4GB。好处显而易见,按照顶级显卡 384bit 显存位宽计算,搭载 12 颗就能达到 48GB(但实际上 NVIDIA 目前也只在 Quadro 显卡上用单颗粒 2GB),因此 NVIDIA 丝毫没有在消费级游戏卡上用 HBM2 显存的意思。另一方面,GDDR6 的显存带宽可以做到 16Gbps×384bit÷8=768GB/s。
第四,GDDR6 工作电压也同步 GDDR5X 下降到 1.35V 上,SK 海力士、美光甚至规划了 1.25V 产品,其中既有设计者功劳,也用光刻制程进步的因素,总之可以实现功耗、漏电率下降,从而降低产品的总功耗。
第五,目前 GDDR 显存均采用 BGA 封装,GDDR6 显存颗粒减少了底部接口数目,从 GDDR5X 的 190 ball 减少至 180 ball,占用面积更小,最后成片尺寸为 14×12mm,应用场景更为光宽。
第六,GDDR6 显存工作温度范围被扩展了,按照 JEDEC 给出的标准,GDDR6 不仅可以抵抗严寒,还能抗高温,-40-105℃都不是问题。也有要求不那么严格的 0-95℃的产品,但也能满足严苛的工控标准。
GDDR6 优势:
高速带来的数据交换带宽增长
目前 GDDR6 显存普通速度都能做到 14Gbps级别,RTX 2080 Ti 上可做到 616GB/s、RTX 2080 也有 448GB/s,速度直接就提升了 40%,对于 4K 这种高分辨率游戏来说,减少显存成为显卡处理画面速度的短板可能性。
GDDR6 带宽可以达到 896GB/s,这是美光提供的数据
占用更少 PCB 面积、能效更高
GDDR6 优势——针脚少、尺寸更小、效能更高
尽管不如 HBM 2 显存可以集成到 GPU die 隔壁那么超高集成度,最大限度减少占用 PCB 面积,显卡可做得更娇小。不过 GDDR6 相比于 GDDR5 也有进步,主要是单颗粒容量带来的进步,不然你想 NVIDIA Quadro 8000 专业卡的 48GB 显存该怎么设计 PCB,密密麻麻全都是显卡颗粒啊?
同时,相比于 GDDR5,在输出 8K 分辨率状态下,功耗节省 13%。
成本也不低,但三大存储厂商都能稳定供货
HBM 2 尽管是一种优秀的显存解决方案,但有个始终无法解决的问题,那就是成本居高不下,这也是业内共识,NVIDIA 只用在专业卡上,而 AMD 也只用在 RX Vega 56/64 两款显卡上,但由于成本属于商业机密的存在,我们无法得知 HBM 2 显存确切成本价格。但 Segmentnext 网站得到的消息是,4GB 的 HBM 2 显存成本高达 80 美元,折合人民币 550 元,那么一张 RX Vega 56 显卡,有将近 1/3 的价格都花在了 HBM 2 显存上。
那么 GDDR6 呢?其实成本也不低,电子元件供应商 Digi-Key 给出的 14Gbps GDD6 显存报价为每颗 26 美元,8GB 也要 26×8=208 美元,虽然 NVIDIA 集中采购,捆绑 GPU 打包销售后价格会稍低一下,但看着和传说中贵上天的 HBM 2 成本上差不多。
但 HBM 2 全球产量极为有限,据说良品率也不行,根本无法满足现有显卡市场庞大需求,而 GDDR6 结构更简单,制造起来难度没 HBM 2 大,随着产能爬坡还可将价格压低一些。GDDR6 显然是满足市场需求的最佳解决方案。
GDDR6 诞生,三国鼎立
目前全球三大存储芯片厂商三星、海力士和美光都完成了 GDDR6 显存研发,进入了大规模量产阶段。不过由于技术实力差异和产品研发路线不同等因素,这三家的产品还存在一定的区别。
三星
期初三星在 GDDR6 上也是雷声大雨点小,推出 GDDR6 的时机也要晚于其余两家,但三星厚积薄发,一推出的 GDDR6 显存规格就是最高的,1Y nm 工艺(10-16nm),单颗粒 2GB,速度最高可达 18Gbps,超过了 JEDEC 规范。
之前三星宣布成为 NVIDIA 显卡 GDDR6 供应商,而其中 Quadro 系列专业卡所用的显存就是来自三星 2GB 14Gbps 颗粒。
目前三星量产的 GDDR6 显存型号一共有 3 款,包括了单颗粒 1GB 两款、2GB 一款。
海力士
首批采用 21nm 工艺,单颗粒 1GB 容量,速度有 10/12/14Gbps,也超过 GDDR5X 现时的极限,比较有趣的是,GDDR6 电压应该是 1.35V,海力士研发出 1.25V 低电压版的 GDDR6 显存,估计是为笔记本设备研发的。
目前 SK 海力士只公布了一款 GDDR6 显存产品。
美光
美光是最早、也是最积极推进 GDDR6 显存的存储厂商,将会采用 16nm 工艺制造,也是单颗粒 8Gb,速度 10-14Gbps 不等,而且也有对应多款 1.25V 低电压版 GDDR6 显存。已经有 5 款处于量产阶段,还有两款可在极端环境工作的 GDDR6 显存正在打样中。
美光早前已经与 NVIDIA 达成合作协议,将会为 RTX 20 系列显卡供应 GDDR6 显存,而且预留着足够的生产线全力生产,减少去年显存长期以来供不应求的情况。
如今 GDDR6 显存依靠高频率、高容量和低功耗特性,将会在未来新一代游戏显卡上大方异彩,为新架构显卡带来更强大的综合性能,而且对比产能严重不足、封装难度高的 HBM 2 显存来讲,GDDR6 显然更加实惠,产能更加充沛,更易于往中低端显卡推广。
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