超能课堂(153):NVIDIA RTX“光追”显卡的秘密——GDDR6显存

2018-9-13 17:24  |  作者:梁俊豪   |  关键字:超能课堂,GDDR6

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。

本文约2090字,需3分钟阅读

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。


  • 游客  2018-10-11 04:13

    QQ23870862 一代宗师 :

    应该是靠DDR6提升性能吧!
    2018-09-13 20:19 已有2次举报
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  • 你个臭傻币 还知道 DDR6啊 知道DDR7不?我估计你的网吧 2070年才能用上 ddr7 的显卡

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    11#

  • fl23fei博士 2018-09-14 09:46

    老黄:你知道吗?这是独一无二的实时光线追踪技术,超屌的!想要吗?我不打劫,但请你掏光自己的荷包,谢谢你的支持!

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    10#

  • chn000等待验证会员 2018-09-14 00:28

    赚钱

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    9#

  • 游客  2018-09-13 21:33

    hbm的高成本除了存储颗粒之外,还体现在gpu这边:管脚太多,占用大片面积。

    更糟糕的是,控制器的面积主要是由管脚数目决定。

    因此从14nm到7nm,其占用面积变化不大,但成本却是大幅增加。

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    8#

  • QQ23870862一代宗师 2018-09-13 20:19

    应该是靠DDR6提升性能吧!

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    7#

  • mulair博士 2018-09-13 20:18

    游客:

    新卡价格那么贵,这就是一家独大的坏处;因为AMD没有对抗的卡,所以价格随便定,爱买不买;
    明天就出性能表了,反正2070如果打不过1080TI,那这代的性价比就是史上最差
    2018-09-13 17:42 已有1次举报
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  • vega64首发价格很对得起性能是不,售价都接近涨价前的1080ti了,性能上能比吗?别说一家独大的事情,cpu不独大,你耽误7980xe的定价了吗?

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    6#

  • 游客  2018-09-13 18:45

    游客:

    新卡价格那么贵,这就是一家独大的坏处;因为AMD没有对抗的卡,所以价格随便定,爱买不买;
    明天就出性能表了,反正2070如果打不过1080TI,那这代的性价比就是史上最差
    2018-09-13 17:42 已有1次举报
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  • A挖矿涨价的时候不就来说A卡贵的,A犬总是双标YY道德胜利**

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    4#

  • 游客  2018-09-13 18:24

    "应用场景更为光宽。"【光寬】?廣泛?廣闊?反正不是光寬。。。

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    3#

  • 游客  2018-09-13 18:01

    游客:

    新卡价格那么贵,这就是一家独大的坏处;因为AMD没有对抗的卡,所以价格随便定,爱买不买;
    明天就出性能表了,反正2070如果打不过1080TI,那这代的性价比就是史上最差
    2018-09-13 17:42 已有1次举报
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  • 2080才是对标1080ti的东西,多少钱买多少性能

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    2#

  • 游客  2018-09-13 17:42

    新卡价格那么贵,这就是一家独大的坏处;因为AMD没有对抗的卡,所以价格随便定,爱买不买;
    明天就出性能表了,反正2070如果打不过1080TI,那这代的性价比就是史上最差

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    1#

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