הסבירו שיפורים טכניים ב- GDDR6X

ב -1 בספטמבר^רחוב, 2020 Nvidia הכריזה על סדרת כרטיסי המסך RTX 3000 החדשה שלה שהבטיחה רמות ביצועים חסרות תקדים לא רק בעיבוד רסטר מסורתי אלא גם במעקב רנטגן. סדרת הכרטיסים RTX 3000 תמשיך להיות מהכרטיסים המהירים ביותר בשוק המתחרים בהיצע המוביל של AMD בסדרת RX 6000. ה- GPU המבוסס על Ampere שהיה בתוך הכרטיסים האלה היה מהיר בפני עצמו, אך הביצועים המעולים ביותר היו למעשה תוצאה של שיפור נוסף.

GDDR6X מבטיח להביא לרמות רוחב פס ומהירות חסרות תקדים - תמונה: מיקרון טכנולוגיה

חלק גדול מההופעה הזו הגיע מהזיכרון שהיה על הכרטיסים האלה. שני הקלפים הראשונים של סדרת RTX 3000, RTX 3080 ו- RTX 3090 היו בעלי סוג זיכרון חדש שלא היה בשימוש בכרטיסי גרפיקה ברמת המשחק לפני כן, המכונה GDDR6X. סוג זיכרון חדש זה הבטיח רוחב פס כפול בהשוואה ל- GDDR6 הסטנדרטי שנמצא בסדרת RTX 2000 ובכרטיסי AMD RX 6000. בואו נראה מה הופך את GDDR6X למיוחד כל כך.

מה בדיוק עושה VRAM?

רוב ה'הרמת כבדות 'מבחינת עיבוד גרפי נעשית על ידי הליבה של כרטיס המסך המכונה GPU. ה- GPU הוא פיסת סיליקון חזקה מאוד שתוכננה ומותאמת לעיבוד משימות גרפיות כגון משחקים. הוא מטפל ברוב העיבוד הנדרש על מנת לדחוף את המסגרות שמציג הצג שלך. אך על מנת לעבד כמויות גדולות של נתונים ולהכין את המסגרות במהירות מספקת, ה- GPU זקוק למשהו לעבוד עליו. כאן נכנס VRAM.

זיכרון VRAM או וידאו הוא צורת זיכרון מהירה מאוד המאוחסנת בכרטיס המסך עצמו כך של- GPU יש גישה ישירה אליו. ה- VRAM מאחסן נכסים ומרקמים הנדרשים על ידי המשחק, כך שה- GPU יכול לעבוד עליהם בעת הצורך ולהכין את המסגרות שצריך להציג. אם ה- VRAM אינו יכול לספק נכסים אלה ונתונים מכריעים אחרים ל- GPU במהירות מספקת, המשתמש יכול לחוות האטות, גמגומים או אפילו קריסות. באופן כללי, רזולוציות גבוהות יותר כמו 1440p ו- 4K עם הגדרות גרפיות גבוהות דורשות יותר VRAM כדי לנהל ולאחסן את הנכסים האיכותיים יותר, מה שאומר שאתה צריך קיבולת גבוהה יותר של VRAM אם אתה רוצה לשחק בהגדרות אלה ברזולוציות אלה. במקביל, אתה זקוק לזיכרון במהירות גבוהה יותר על מנת להעביר את הנתונים ל- GPU מה- VRAM מספיק מהר. זה המקום שבו טכנולוגיות זיכרון כמו GDDR6X מועילות.

מנגנון מאחורי GDDR6X

חברת מיקרון טכנולוגיה (החברה המייצרת ומספקת את זיכרון GDDR6X ל- Nvidia ושותפים אחרים) פרסמה לאחרונה כמה פרטים על המנגנון העומד מאחורי זיכרון GDDR6X. זה נותן לנו מושג טוב יותר כיצד טכנולוגיה זו מסוגלת להשיג את מספרי רוחב הפס הגבוהים ביותר.

איתות PAM4

שלא כמו מסלולי נתונים אופייניים הנקראים 'אוטובוסים' המעבירים נתונים 1 ביט בכל פעם, GDDR6X משתמש בטכניקה הנקראת PAM4 (Four-Level Pulse Amplitude Modulation Modulation), שהיא שיטה שיכולה לשלוח 1 מתוך 4 רמות הספק דיסקרטיות בכל פעם במקום זאת של 2. המשמעות היא ש- GDDR6X יכול להזיז 2 ביטים בכל פעם מה שמגדיל את רוחב הפס בצורה דרמטית. למיקרון יש היסטוריה של חדשנות מעניינת כמו זו, שכן היא הביאה את ה- GDDR5 הראשון, GDDR5X, ועכשיו שבבי GDDR6X לייצור המוני. מיקרון היה המפיק היחיד של GDDR5X וכעת הוא היצרן הבלעדי של GDDR6X. למיקרון היה את הדברים הבאים לומר על הפיתוח של GDDR6X באמצעות PAM4:

'במיקרון ביקשנו מדענים לבדוק כיצד להשתמש ב- PAM4 בזיכרון כבר מאז 2006', אמר ראלף אברט, מנהל תחום הגרפיקה של מיקרון. 'בכוונה אמרתי מדענים מכיוון שאבדיל בין מפתחים למדענים. אלה היו החבר'ה שבאמת עשו את היסודות לחידוש. הם בעצם לקחו את טכנולוגיית ה- PAM4 הזו וניסו להבין כיצד נוכל להשתמש בזה ב- DRAM. המדענים נאלצו לעבוד זה לצד זה עם מפתחי GDDR, הבחורים שחתמו על השבב, 'אמר אברט. 'הם גם שיתפו פעולה הדוק מאוד עם המערכת ומהנדסי המוצר שמבינים את האתגרים מנקודת המבט של המערכת וייצור המוני.'

יש מגבלה שמגיעה עם טכנולוגיה חדשה ומלהיבה זו. ל- GDDR6 אורך פרץ של 16 בתים (BL16), כלומר כל אחד משני ערוצי 16 הסיביות שלו יכול לספק 32 בתים לכל פעולה. ל- GDDR6X אורך פרץ של 8 בתים (BL8), אך בגלל איתות PAM4, כל אחד מערוצי 16 הסיביות שלו יספק גם 32 בתים לכל פעולה. המשמעות היא ש- GDDR6X אינו מהיר יותר מ- GDDR6 באותם מהירויות שעון. המשמעות היא גם שמכיוון ש- GDDR6X נושא פי שניים אותות מ- GDDR6 במהלך כל מחזור, הוא גם יעיל בהרבה. GDDR6X יעיל יותר ב 15% מ- GDDR6 (7.25 pj / bit לעומת 7.5 pj / bit) ברמת המכשיר, על פי מיקרון.

איתות PAM4 היא טכניקה מהפכנית בטכנולוגיית הזיכרון - תמונה: Micron Technology

שיתוף פעולה הדוק עם Nvidia

כוח מניע גדול מאחורי הדחיפה לרוחב פס גבוה יותר ולמהירויות גבוהות יותר היה Nvidia עצמה, ששיתפה פעולה באופן הדוק עם מיקרון במהלך שלבי הפיתוח והבדיקה של זיכרון GDDR6X. Nvidia היא השותפה היחידה של מיקרון בכל מה שקשור לזיכרון GDDR6X, מה שאומר שסוג הזיכרון החדש יהיה בלעדי לכרטיסי Nvidia למשך זמן מה. Nvidia כבר התקינה את הזיכרון החדש בכרטיסי הגרפיקה למשחקי GeForce; RTX 3090 ו- RTX 3080, שקיבלו כך קפיצות אדירות ברוחב הפס במהלך ה- GDDR6 מהדור האחרון.

המפרט המלא של זיכרון GDDR6X - תמונה: טכנולוגיית מיקרון

Nvidia תכננה גם בקר זיכרון חדש ו- PHY עבור GDDR6X מכיוון שהיא משתמשת באיתות PAM4 ועל פי המראה שלו הכל תוכנן על ידי Nvidia עצמה. טכנולוגיית GDDR6X אמורה להגיע לכרטיסים נוספים על ידי Nvidia, במיוחד סדרות TITAN ו- Quadro אשר עשויות להפיק תועלת רבה מרוחב הפס המוגבר של GDDR6X יחד עם יכולות גבוהות יותר. מיקרון גם אישרה כי Nvidia אינה שותפה בלעדית ל- GDDR6X וכי חברות נוספות יקבלו את תקן הזיכרון החדש בהמשך. המשמעות היא שאנו יכולים לצפות מכרטיסי ה- Radeon של AMD יהיו בעלי יישום GDDR6X כלשהו כאשר יותר מכרטיסים אלה יושקו בעתיד.

GDDR6X עם PAM4 לעומת HBM2

למרות ש- GDDR6X עם טכנולוגיית ה- PAM4 החדשה והמפוארת שלה עדיין יקר יותר לייצור מאשר ה- GDDR6, זה אפילו לא קרוב לעלות ייצור HBM2. HBM או זיכרון רוחב פס גבוה באמת נראה כמו העתיד של טכנולוגיית זיכרון כרטיסי המסך לפני כמה דורות. AMD דחקה מאוד בכדי להביא את HBM לשוק המיינסטרים והם השיקו סדרה של מעבדי גרפיקה ממש לא פשוטים עם HBM על גבי המשק. ה- Fury וקו כרטיסי המסך Vega השתמשו בזיכרון רוחב פס גבוה, אך למרבה הצער ליבות ה- GPU שלהם לא היו מהירות מספיק כדי להעניק להן יתרון כלשהו על Nvidia.

זיכרון ה- HBM2 המהבהב הוחזר שוב ב- Radeon VII, כרטיס המסך היוקרתי החדש של AMD המבוסס על ארכיטקטורת Vega אך כעת נבנה על תהליך 7nm. ה- HBM2 בתוך כרטיסי הווגה היה יקר במיוחד לייצור והיה עם תשואות נמוכות, מה שהוביל להיצע נמוך ואף לביקוש נמוך יותר. ה- Radeon VII לא יכול היה להתקרב לספינת הדגל של Nvidia, ה- RTX 2080Ti, והתמודד עם EOL בתוך שנה מרגע השקתו. ספינת הדגל המהירה הרבה יותר של Nvidia משתמשת ב- GDDR6 הסטנדרטי.

AMD עצמה התרחקה מהעשייה שלהם ב- HBM לאחר שינוי בהיררכיה של החברה וכמה חברים בכירים פוטרו מתפקידם. AMD Radeon החדש התרחק במהירות מאובססיית הזיכרון HBM אל אפשרויות זיכרון הרבה יותר מציאותיות כמו זיכרון GDDR6 שנמצא בתוך RX 5000 ו- סדרת GPU של RX 6000 . הבעיה העיקרית עם HBM2 היא ייצורו. התהליך הוא מייגע ויקר ביותר מכיוון שיש להרכיב את HBM2 KGSDs (מתים מוערמים ידועים כטובים) במפעל של מוליכים למחצה ואז למקם אותם על מתקן ליד GPU בחדר נקי של מפעל אחר. זה הופך את הייצור להרבה יותר יקר ועמל מ- GDDR6 או אפילו GDDR6X מכיוון ש- GDDR6X אינו מצריך ערימה, והוא נשלח כשבבים נפרדים שניתן להלחם במפעל.

GDDR6X מספק רמות רוחב פס מובילות בתעשייה - תמונה: מיקרון טכנולוגיה

יש אזהרה אחת שצריך לציין כאן. שבבי GDDR6X זקוקים לאות נקי ויציב מאוד ולכן בקר הזיכרון Nvidia ב- GA102 GPU שמניע את שבבי הזיכרון יושב כעת על מסילת חשמל נפרדת. זה מבטיח שהשבבים יקבלו את הכוח הנקי והיציב הנדרש להם שהם זקוקים לתפקוד תקין.

PAM4 לעתיד

איתות PAM4 הוא תהליך חדש ומעניין וממש מרגש שיכול למצוא את היישומים שלו בכמה תחומים של חומרת מחשב. בעוד שכרגע הוא מוגבל ליישום GDDR6X בכרטיסי גרפיקה, לטכניקת האיתות יכולים להיות שימושים רבים יותר בתהליכים אחרים בעתיד. מיקרון אכן מאמין שעתיד הזיכרון הוא טכניקת ה- PAM 4.

'אז, GDDR6X הוא המקום בו הצגנו את PAM4, ואנחנו בהחלט יכולים לראות את זה מתקדם', אמר מנהל הזיכרון הגרפי של מיקרון. 'באופן פוטנציאלי, ניתן להשתמש ב- PAM4 בתקני זיכרון אחרים. יתכן או סביר כי סוג זה של טכנולוגיה ישמש תאגידים עם מעבדים או מעבדים אחרים שלנו. '

יישום עתידי מעניין נוסף של תקן האיתות PAM4 הוא PCIe Gen 6.0 אשר אמור להגיע בשנת 2021. הוא משתמש באיתות PAM4 כדי לחלץ יעילות גבוהה יותר ושיעורי נתונים גבוהים יותר. מכיוון של- PCIe יש מגוון אימוץ רחב מאוד, חברות מעבד ו- ASIC יצטרכו לאמץ את ה- PAM4 ו- PCIe 6.0 בנקודת זמן מסוימת. אולי מתישהו הוא ישמש גם בזיכרון HBM2 כדי לספק רוחב פס ומהירות לא אמיתיים אבל זו רק ספקולציות מצדנו.

היכן משתמשים ב- GDDRX?

גם אם נשים את העתיד בצד לרגע, GDDR6X משמש עדיין ביישומים חשובים רבים כיום. חלק מהחשובים כוללים:

• משחקים: השימוש הגדול והפופולרי ביותר בזיכרון GDDR6X הוא כמובן במשחקים. מיקרון סיפקה את המודולים GDDR6X ל- Nvidia לצורך שילוב בכרטיסי המסך החדשים RTX 3080 ו- RTX 3090. זיכרון זה יאפשר להם להשיג מספרים חסרי תקדים מבחינת רוחב הפס והזיכרון. הדור הראשון של GDDR6X יכול להשיג קצב העברת נתונים של עד 1TB / s. זה יכול להיות מועיל ביותר מבחינת משחקי הדור הבא.
• HPC: טכנולוגיית GDDRX משמשת במחשוב HPC או ביצועים גבוהים. הוא מאופיין בחישובים מקבילים ביותר המבצעים תוכניות יישומים מתקדמות באופן אמין, יעיל ומהיר ככל האפשר. פתרונות מחשוב אלה משמשים מדענים, חוקרים, מהנדסים ומוסדות אקדמיים לפתרון בעיות מורכבות.
• וירטואליזציה מקצועית: תעשיות כמו בריאות ורפואה, עיבוד וידאו מקצועי, סימולציות פיננסיות, תחזית מזג אוויר או נפט וגז נשענים על תחנות עבודה מתקדמות באמת שיכולות להשתמש בכוחו של זיכרון GDDR6X כדי לייעל ולייעל את זרימת העבודה שלהן. תחנות עבודה בעלות ביצועים גבוהים אלה מהוות מקרה שימוש מרכזי ל- GDDR6X החדש.
• בינה מלאכותית: טכנולוגיות הזיכרון של GDDRX משמשות לבינה מלאכותית ונגזרותיה כמו Deep Learning. עומסי עבודה אלה הופכים לחשובים יותר ויותר כמו גם נפוצים, ופתרונות מחשוב מהירים כמו GDDRX בהחלט יכולים לעזור בהקשר זה.

GDDR6X ימצא את היישומים שלה בתחומים רבים נוספים בתעשייה - Image; טכנולוגיית מיקרון

מילים אחרונות

GDDR6X הוא סוג חדש של זיכרון אשר פותח על ידי מיקרון בשיתוף פעולה הדוק עם Nvidia. הזיכרון משתמש בטכנולוגיה חדשה בשם PAM4 איתות שהיא תהליך ארכיטקטוני חדשני מאוד שבו קצב העברת הנתונים האפקטיבי מוכפל. טכניקת האיתות גם מורידה את צריכת האנרגיה ובכך הופכת את הזיכרון ליעיל יותר.

Nvidia יישמה את הזיכרון בכרטיסי RTX 3080 ו- RTX 3090 החדשים שלה, וזו רק ההתחלה של ההפעלה הסופית של זיכרון GDDR6X לשוק המשחקים. הזיכרון קל יותר וזול יותר לייצור מאשר HBM2 ונותן תוצאות מבטיחות להפליא, כך שנראה שכל התעשייה הולכת לאמץ את התקן הזה במוקדם או במאוחר. נכון לעכשיו, טכנולוגיות ה- GDDRX נמצאות במגזרים רבים, כולל משחקים, HPC, וירטואליזציה מקצועית ו- AI.