Об особенностях памяти GDDR6X производства Micron

1 сентября 2020 года компания Micron Technology, Inc объявила о выпуске чипов памяти GDDR6X, которые преодолели порог пропускной способности в 1 терабайт в секунду.

Эта память будет устанавливаться в видеокартах Nvidia GeForce RTX 30-й серии с архитектурой Ampere (RTX 3090, 3080 и 3070). Эти GPU будут в 2 раза более мощными при проведении многопотоковых вычислений и в 1,9 раз более энергоэффективными, чем предыдущее поколение Turing (RTX2000-я серия).

Видеокарты RTX 3090, 3080 и 3070 будут иметь рекомендованную цену в 1499, 699 и 499 долларов соответственно. Их выпуск запланирован по следующему графику:

24.09 – флагман RTX 3090;
17.09 — RTX 3080;
октябрь 2020 года — RTX 3070.

Новые видеокарты будут иметь пропускную способность шины памяти на уровне 912-1008 GB/s, что обеспечит хешрейт при майнинге на алгоритме Ethash до 100-120 mh/s при потреблении порядка 300 ватт! Огромную роль в увеличении производительности подсистемы памяти новых видеокарт будет играть память GDDR6X. Рассмотрим подробнее ее особенности.

Какие особенности имеют модули памяти GDDR6X?

Модули памяти GDDR6X являются разработкой фирмы Микрон, где работа над их выпуском началась в 2017 году. Они дают выигрыш в производительности не менее 30% от предыдущих поколений памяти:

FBGA-чипы GDDR6X работают под напряжением 1,35 и 1,25 вольт при температуре от 0 до +95 градусов. Они имеют размер, идентичный чипам GDDR6 (12х14х0,75 мм) и те же 180-контактов.

Таблица характеристик памяти GDDR6X производства Micron в сравнении с чипами предыдущих поколений:

Характеристика памяти	GDDR5	GDDR5X	GDDR6	GDDR6X
Плотность хранения данных	От 512Mb до 8Gb	8Gb	8Gb, 16Gb	8Gb, 16Gb
Напряжения VDD и VDDQ	1.5V или 1.35V	1.35V	1.35/1.25V	1.35V или 1.25V
VPP	—	1.8V	1.8V	1.8V
Скорость передачи данных	до 8 Gb/s	до 12Gb/s	до 16 Gb/s	19 и 21 Gb/s, >21 Gb/s
Количество каналов	1	1	2	2
Гранулярность доступа, байт	32	64 2x 32 в псевдо 32B режиме	2 канала x 32	2 канала x 32
Длина пакета данных	8	16 / 8	16	8 в режиме PAM4 16 в режиме RDQS
Кодирование сигнала	POD15/POD135	POD135	POD135/POD125	PAM4 POD135/POD125
Корпус	BGA-170 14mm x 12mm 0.8mm ball	BGA-190 14mm x 12mm 0.65mm ball	BGA-180 14mm x 12mm 0.75mm 0.34 ball	BGA-180 14mm x 12mm 0.75mm 0.34 ball
Ширина шины I/O	x32/x16	x32/x16	2 канала x16/x8	2 канала x16/x8
Количество сигналов	61 — 40 DQ, DBI, EDC — 15 CA — 6 CK, WCK	61 — 40 DQ, DBI, EDC — 15 CA — 6 CK, WCK	70 or 74 — 40 DQ, DBI, EDC — 24 CA — 6 or 10 CK, WCK	70 or 74 — 40 DQ, DBI, EDC — 24 CA — 6 or 10 CK, WCK
PLL, DCC	PLL	PLL	PLL, DCC	DCC
CRC	CRC-8	CRC-8	2x CRC-8	2x CRC-8
VREFD	External or internal per 2 bytes	Internal per byte	Internal per pin	Internal per pin 3 sub-receivers per pin
Equalization	N/A	RX/TX	RX/TX	RX/TX
VREFC	Наружная	Наружная или внутренняя	Наружная или внутренняя	Наружная или внутренняя
Self refresh (SRF)	Да Temp. Controlled SRF	Да Temp. Controlled SRF Hibernate SRF	Да Temp. Controlled SRF Hibernate SRF VDDQ-off	Да Temp. Controlled SRF Hibernate SRF VDDQ-off
Scan	SEN	IEEE 1149.1 (JTAG)	IEEE 1149.1 (JTAG)	IEEE 1149.1 (JTAG)

В настоящее время выпускается два вида модулей памяти GDDR6X:

MT61K256M32JE-19 – двухканальные модули x16/x8 GDDR6X SGRAM с быстродействием 19 Gb/s (есть 2-канальные 256 Meg x 16 I/O и2-канальные 512 Meg x 8 I/O);
MT61K256M32JE-19 – модули быстродействием 21 Gb/s (на видеокартах будут доступны в 2021 году).

Каждый 8 гигабайтный чип содержит 16 внутренних банок сгруппированных по четыре и способен хранить 8,589,934,592 битов.

Маркировка модулей памяти GDDR6X фирмы Micron расшифровывается так:

Размеры и размещение контактов на микросхемах GDDR6X на примере спецификаций MT61K256M32:

Блок-схема работы чипов памяти GDDR6X:

Адресация памяти типа GDDR6X:

Типовые напряжения, на которых работают микросхемы памяти GDDR6X:

Максимальная рабочая температура полупроводниковых элементов памяти GDDR6X такая же, как и у GDDR5/GDDR5X – 100 градусов по Цельсию. Для справки далее приводятся максимальные рабочие температуры памяти различных типов.

Таблица максимальных температур на полупроводниковых элементах различных видов памяти (первая часть):

Таблица максимальных температур на полупроводниковых элементах различных видов памяти (вторая часть):

Как работает память GDDR6X?

В памяти GDDR6X для передачи данных более эффективно используются цифровые импульсы. В них используется управляемое изменение амплитуды в пределах одного такта. Вместо обычных бинарных импульсов POD135/POD125, имеющих всего два конечных состояния, используются импульсы PAM4 POD135/POD125 с четырьмя состояниями, отличающимися по величине напряжения:

За счет оптимизации кодирования сигнала по амплитуде прямоугольных импульсов в пределах одного такта можно передать больше информации и в два раза увеличить быстродействие, не увеличивая частоту шины.

Заключение

Выпуск видеокарт с памятью GDDR6X является серьезным шагом в увеличении производительности широкодоступных вычислительных устройств.

После их массового распространения серьезно изменится ситуация в игровой индустрии, сфере майнинга и других областях, связанных с высокопроизводительными вычислениями.

Картина окружающего на мира будет все более меняться в сторону виртуализации, в которой нам желательно оставаться людьми…