V unikajících informacích či někdy možná spekulacích o nových grafikách Nvidia GeForce generace Ampere se už několikrát objevily zmínky o tom, že by tyto karty mohly mít nové paměti GDDR6X. Panovala kolem toho určitá skepse, protože o nich předtím nikdo neslyšel a paměti by pro Nvidii musel nejdřív někdo vyvinout, ovšem výrobci pamětí zatím nic následujícího po GDDR6 neoznámili.
Nicméně se ukazuje, že v tomto případě byly divoké zprávy trefa do černého. Nvidia totiž zřejmě udělala něco podobného jako s grafikami Pascal a GDDR5X v roce 2016 a ve spolupráci s Micronem si nechala vyvinout – možná exkluzivně pro sebe – úplně nové paměti GDDR6X, aniž by o tom prosákly ven nějaká zprávy. A grafiky Ampere budou první, které tyto nové paměti budou mít.
Micron odhaluje GDDR6X: speciální paměti vyvinuté s Nvidií
Jak to víme? Tyto paměti totiž nakonec prozradil sám Micron, jenž také sdělil, že budou použité v grafikách GeForce RTX 3000. Konkrétně je jako příklad uvedená GeForce RTX 3090, ale je pravděpodobné, že je mohou mít i nižší modely. Informace se nacházejí v dokumentu Micronu pojednávajícím o pamětech s „ultravysokou propustností“, který na webu firmy našel redaktor webu VideoCardz. Dokument již mezitím zmizel, takže informace o GeForce RTX 3000 asi byla publikována nedopatřením.
Micron v dokumentu GDDR5X (z níž pak byla evolučně vytvořena GDDR6) zmiňuje, vývoj GDDR6X je tedy asi paralelou k ní. Micron uvádí, že tuto paměť „oznámil v létě 2020“ a vyvinul ji v úzké spolupráci s Nvidií pro Ampere. Minulý čas u „oznámil“ asi byl psán s ohledem do budoucna, zatím technologie oficiálně oznámena nebyla.
Zatímco GDDR6 je projektována na efektivní frekvence do 16,0 GHz (ačkoliv tak daleko se na první generaci grafik, tedy Turingu a Navi, ještě nedostala), GDDR6X půjde výrazně výš. Micron uvádí, že její efektivní frekvence je 19–21 GHz (což sedí s úniky o kartách Ampere, mimochodem). Tyto čipy mají podle Micronu kapacitu 8Gb (1 GB).
GeForce RTX 3090 má 384bitovou sběrnici a 12 GB GDDR6X
V dokumentu Micronu je velmi zajímavá tabulka, v níž jsou různá GPU používající výkonné grafické paměti a mezi nimi je jako příklad implementace GDDR6X už uvedená grafická karta GeForce RTX 3090. Nemůžeme vědět jistě, zda třeba Micron částečně nehádá nebo zda Nvidia něco ještě nezměnila, ale toto je zatím nejblíž oficiálním specifikacím, jak jsme dosud byli.
Podle tohoto zdroje tedy nejvýkonnější model bude RTX 3090, nikoliv RTX 3080 Ti (a také je vůbec potvrzeno označení RTX 3000). Tato karta má údajně 384bitovou sběrnici, což se trochu čekalo. A jako paměti má mít GDDR6X v kapacitě 12 GB – tedy ne 24 GB, použitých údajně bude jenom 12 čipů. Frekvence má podle Micronu být 19–21 GHz, přesně stejný rozsah, jaký uvádí obecně pro první generaci čipů GDDR6X. Jinými slovy firma zatím neví, jak vysoko Nvidia paměť nataktuje.
Pokud by byla frekvence „jen“ 19,0 GHz efektivně, pak jsme na propustnosti 912 GB/s. Pokud by se šlo rovnou na 21 GHz, pak se propustnost dostává na 1008 GB/s – skoro 1 TB/s, pokud přimhouříme binární oko dekadickým víčkem. Tyto paměti by tedy byly obrovský pokrok proti GDDR6, která u extra drahého Titanu RTX dosáhla propustnosti jen 672 GB/s a u relativně dostupné GeForce RTX 2080 Ti jenom 616 GB/s.
Velká konkurenční výhoda pro Nvidii
Těmto propustnostem by de facto dokázala konkurovat jen HBM2 s 4096bitovou sběrnicí (viz třeba Radeon VII). Ta je ale pro herní grafiky velmi komplikovaná a nákladná, takže je s pohybnostmi, zda ji AMD ještě někdy pro Radeony použije. Pokud ne, pak by AMD mohlo v tomto kole grafického souboje mít handicap výrazně nižší paměťové propustnosti, bude-li GDDR6X technologií exkluzivní jen pro karty GeForce.
AMD by snad mohlo maximálně využít 512bitovou sběrnici se 14,0GHz čipy GDDR6. To by dalo propustnost 896 GB/s (s 16GHz by se dostalo na 1 TB/s), ale asi by se to ukázalo být také poměrně nákladným řešení s vysokou spotřebou. Objevily se drby, dle nichž něco takového AMD může udělat, ale zdaleka nejsou potvrzené, takže bych na to zatím nespoléhal.
Budou paměti GDDR6X klíčovou konkurenční výhodou grafik GeForce Ampere, nebo proti nim AMD bude mít nějakou odpověď?
Příští rok dvojnásobná kapacita a frekvence až 24,0 GHz
Podle Micronu jinak není 21 GHz (efektivně) pro GDDR6X konečná, v následující evoluci by se prý paměti mohly dostat až na 24 GHz efektivně – to už by s 384bitovou sběrnicí dávalo 1,152 TB/s. Micron také na příští rok chystá čipy s větší kapacitou 16 Gb, s nimiž by se kapacita grafické paměti na kartách při stejném počtu čipů zdvojnásobila. Je samozřejmě na Nvidii, jestli tyto možnosti využije a k čemu.
Klíčem je kódování PAM-4
Asi vás zajímá, jak je možné, že jen nějaké dva roky po příchodu GDDR6 (vyšly v roce 2018) byl Micron schopen přinést výrazně vyšší efektivní rychlost. Je zde dobrý důvod. Dosavadní paměti GDDR používaly binární NRZ kódování (0 nebo 1). Micron zde provedl tu inovaci, že do signálu pamětí aplikoval pulzně amplitudovou modulaci, konkrétně PAM-4, takže by jedna jednotka signálu měla podle různé amplitudy kódovat jednu ze čtyř možných hodnot a tím dva bity. Je to v podstatě něco jako záznam SLC versus MLC u NAND. Díky PAM-4 se se stejnou frekvencí dá přenést dvojnásobek informace.
Když tedy GDDR6X podává výkon odpovídající 21GHz efektivní frekvenci, má přitom poloviční frekvenci, než jakou by potřebovala GDDR6. Zatímco 16,0GHz GDDR6 má reálnou frekvenci 2000 MHz (efektivní takt, který pro názornost obvykle uvádíme, je osminásobný), u GDDR6X je asi efektivní takt šestnáctinásobkem reálné frekvence rozhraní.
Reálný takt by tedy například při 21,0 GHz snad měl být 1312,5 MHz a nikoliv 2625 MHz. U efektivní frekvence 19,0 GHz by pak reálné číslo bylo 1187,5 MHz. Na zmíněných 24,0 GHz bude stačit 1500 MHz. Díky tomu, že se povedlo reálné frekvence díky PAM-4 snížit na polovinu, byl Micron schopen vytáhnout efektivní takty výrazně výš, než co umí GDDR6.
Kódování PAM-4 není jinak nic vyloženě nového. Tuto technologie používá 200gigabitový (a rychlejší) ethernet a stejně tak bude PAM-4 klíčovou součástí PCI Expressu 6.0, který díky ní opět zrychlí na dvojnásobnou rychlost (už 8 GB/s na jednu linku) proti PCIe 5.0. V paměťovém řadiči a čipu je to ale novinka a jistě nebylo nejjednodušší tuto modulaci na enormně rychlé rozhraní pamětí typu GDDR naroubovat. Docela to vzbuzuje naděje, zda třeba v některé z příštích generací pamětí DDR a LPDDR také nebude k PAM-4 přikročeno, výkonnostně by to zřejmě stálo za to.
O něco lepší efektivita, ale v praxi vyšší spotřeba
Díky nižší reálné frekvenci má být GDDR6X o něco efektivnější než GDDR6 – má tedy nižší spotřebu, jak ukazuje dokument Micronu. Nicméně pozor, jde o srovnání spotřeby potřebné na přenos jednoho bitu – pro GDDR6 to je údajně asi 7,5 pJ a pro GDDR6X asi 7,25 pJ (HBM2 a zejména HBM2E jsou ještě efektivnější).
GDDR6X by tedy spotřebovávala méně energie, pokud by přenášela stejnou propustnost. Protože má ovšem propustnost vyšší, bude reálně spotřeba třeba 384bitových pamětí na grafice s GDDR6X vyšší než s GDDR6. Nárůst efektivity totiž není tak vysoký, jako nárůst propustnosti. Samozřejmě ale GDDR6X bude produkovat výrazně vyšší výkon.
Galerie: Paměti GDDR6X od Micronu
Zdroje: VideoCardz, Micron
ČLÁNKY DO MAILU