ในวันที่ 1 กันยายนเซนต์, 2020 Nvidia เปิดตัวกราฟิกการ์ด RTX 3000 ซีรีส์ใหม่ล่าสุดซึ่งรับประกันประสิทธิภาพในระดับที่ไม่เคยมีมาก่อนไม่เพียง แต่ในการเรนเดอร์แรสเตอร์แบบดั้งเดิมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการ raytracing ด้วย การ์ด RTX 3000 ซีรีส์จะกลายเป็นการ์ดที่เร็วที่สุดในตลาดที่แข่งขันกับข้อเสนอระดับสูงของ AMD ใน RX 6000 series GPU ที่ใช้แอมแปร์ที่อยู่ในการ์ดเหล่านี้นั้นทำงานได้อย่างรวดเร็วด้วยตัวมันเอง แต่ประสิทธิภาพที่เหนือกว่าอย่างมากก็เป็นผลมาจากการปรับปรุงอื่นเช่นกัน
GDDR6X สัญญาว่าจะนำเสนอแบนด์วิดท์และความเร็วในระดับที่ไม่เคยมีมาก่อน - ภาพ: เทคโนโลยีไมครอน
ประสิทธิภาพส่วนใหญ่มาจากหน่วยความจำที่อยู่บนการ์ดเหล่านี้ การ์ดสองอันดับแรกของ RTX 3000 ซีรีส์ RTX 3080 และ RTX 3090 มีหน่วยความจำประเภทใหม่ล่าสุดที่ไม่เคยใช้ในกราฟิกการ์ดระดับเกมมิ่งมาก่อนหรือที่เรียกว่า GDDR6X หน่วยความจำประเภทใหม่นี้ให้แบนด์วิดท์เป็นสองเท่าเมื่อเทียบกับ GDDR6 มาตรฐานที่พบใน RTX 2000 series และ AMD RX 6000 series มาดูกันว่าอะไรทำให้ GDDR6X มีความพิเศษ
VRAM ทำอะไรได้บ้าง?
การ 'ยกของหนัก' ส่วนใหญ่ในแง่ของการประมวลผลกราฟิกนั้นทำโดยแกนกลางของการ์ดแสดงผลซึ่งเรียกว่า GPU GPU เป็นชิ้นส่วนซิลิกอนที่ทรงพลังมากซึ่งได้รับการออกแบบและปรับให้เหมาะสมเพื่อประมวลผลงานกราฟิกเช่นเกม จัดการกับการประมวลผลส่วนใหญ่ที่จำเป็นเพื่อผลักเฟรมที่จอภาพของคุณแสดง แต่เพื่อประมวลผลข้อมูลจำนวนมากและเตรียมเฟรมให้เร็วพอ GPU จำเป็นต้องมีบางอย่างในการทำงาน นี่คือจุดที่ VRAM เข้ามา
VRAM หรือ Video Memory เป็นรูปแบบหน่วยความจำความเร็วสูงที่เก็บไว้ในการ์ดกราฟิกเพื่อให้ GPU เข้าถึงได้โดยตรง VRAM จะจัดเก็บเนื้อหาและพื้นผิวที่จำเป็นสำหรับเกมเพื่อให้ GPU สามารถทำงานได้เมื่อจำเป็นและเตรียมเฟรมที่ต้องแสดง หาก VRAM ไม่สามารถส่งเนื้อหาเหล่านี้และข้อมูลสำคัญอื่น ๆ ไปยัง GPU ได้เร็วพอผู้ใช้อาจพบปัญหาการทำงานช้าสะดุดหรือแม้กระทั่งการขัดข้อง โดยทั่วไปความละเอียดที่สูงขึ้นเช่น 1440p และ 4K พร้อมการตั้งค่ากราฟิกที่สูงจะต้องใช้ VRAM มากขึ้นในการจัดการและจัดเก็บเนื้อหาคุณภาพสูงเหล่านั้นซึ่งหมายความว่าคุณต้องมีความจุ VRAM ที่สูงขึ้นหากคุณต้องการเล่นที่การตั้งค่าเหล่านี้ด้วยความละเอียดเหล่านี้ ในขณะเดียวกันคุณต้องมีหน่วยความจำความเร็วสูงเพื่อที่จะย้ายข้อมูลไปยัง GPU จาก VRAM ได้เร็วพอ นี่คือสิ่งที่เทคโนโลยีหน่วยความจำเช่น GDDR6X พิสูจน์ว่ามีประโยชน์
กลไกเบื้องหลัง GDDR6X
Micron Technology (บริษัท ผู้ผลิตและจัดหาหน่วยความจำ GDDR6X ให้กับ Nvidia และพันธมิตรอื่น ๆ ) เพิ่งเปิดเผยรายละเอียดบางอย่างเกี่ยวกับกลไกเบื้องหลังหน่วยความจำ GDDR6X สิ่งนี้ทำให้เรามีความคิดที่ดีขึ้นว่าเทคโนโลยีนี้สามารถบรรลุจำนวนแบนด์วิธที่สูงมากได้อย่างไร
การส่งสัญญาณ PAM4
ไม่เหมือนกับทางเดินข้อมูลทั่วไปที่เรียกว่า“ บัส” ซึ่งจะย้ายข้อมูลทีละ 1 บิต GDDR6X ใช้เทคนิคที่เรียกว่า PAM4 (Four-Level Pulse Amplitude Modulation) ซึ่งเป็นวิธีที่สามารถส่งระดับพลังงานที่ไม่ต่อเนื่องได้ครั้งละ 1 จาก 4 ระดับแทน จาก 2 ซึ่งหมายความว่า GDDR6X สามารถย้ายได้ครั้งละ 2 บิตซึ่งจะเพิ่มแบนด์วิดท์อย่างมาก ไมครอนมีประวัติของนวัตกรรมที่น่าสนใจเช่นนี้เนื่องจากนำชิป GDDR5, GDDR5X และ GDDR6X ตัวแรกของอุตสาหกรรมมาผลิตเป็นจำนวนมาก ไมครอนเป็นผู้ผลิต GDDR5X เพียงรายเดียวและปัจจุบันเป็นผู้ผลิต GDDR6X แต่เพียงผู้เดียว ไมครอนมีสิ่งต่อไปนี้เพื่อพูดเกี่ยวกับการพัฒนา GDDR6X โดยใช้ PAM4:
“ ที่ Micron เราให้นักวิทยาศาสตร์ศึกษาวิธีใช้ PAM4 ในหน่วยความจำมาตั้งแต่ปี 2549 แล้ว” Ralf Ebert ผู้อำนวยการส่วนกราฟิกของ Micron กล่าว “ ฉันตั้งใจว่านักวิทยาศาสตร์เพราะฉันจะแยกความแตกต่างระหว่างนักพัฒนาและนักวิทยาศาสตร์ คนเหล่านี้เป็นผู้สร้างรากฐานสำหรับนวัตกรรมนี้จริงๆ โดยพื้นฐานแล้วพวกเขาใช้เทคโนโลยี PAM4 นี้และพยายามคิดว่าเราจะใช้มันใน DRAM ได้อย่างไร นักวิทยาศาสตร์ต้องทำงานเคียงบ่าเคียงไหล่กับนักพัฒนา GDDR ซึ่งเป็นคนที่ลงนามในชิป” Ebert กล่าว “ พวกเขายังทำงานร่วมกันอย่างใกล้ชิดกับวิศวกรระบบและผลิตภัณฑ์ที่เข้าใจความท้าทายจากมุมมองของระบบและการผลิตจำนวนมาก”
มีข้อ จำกัด ที่มาพร้อมกับเทคโนโลยีใหม่ที่น่าตื่นเต้นนี้แม้ว่า GDDR6 มีความยาวต่อเนื่อง 16 ไบต์ (BL16) ซึ่งหมายความว่าแต่ละช่องสัญญาณ 16 บิตสองช่องสามารถส่งมอบได้ 32 ไบต์ต่อการดำเนินการ GDDR6X มีความยาวต่อเนื่อง 8 ไบต์ (BL8) แต่เนื่องจากการส่งสัญญาณ PAM4 แต่ละช่องสัญญาณ 16 บิตจะส่ง 32 ไบต์ต่อการทำงาน ซึ่งหมายความว่า GDDR6X ไม่เร็วกว่า GDDR6 ด้วยความเร็วสัญญาณนาฬิกาเดียวกัน นอกจากนี้ยังหมายความว่าเนื่องจาก GDDR6X มีสัญญาณมากเป็นสองเท่าของ GDDR6 ในแต่ละรอบจึงมีประสิทธิภาพมากขึ้นด้วย GDDR6X ประหยัดพลังงานมากกว่า GDDR6 ถึง 15% (7.25 pj / bit เทียบกับ 7.5 pj / bit) ที่ระดับอุปกรณ์ตาม Micron
PAM4 Signaling เป็นเทคนิคการปฏิวัติในเทคโนโลยีหน่วยความจำ - ภาพ: เทคโนโลยีไมครอน
ปิดการทำงานร่วมกันกับ Nvidia
แรงผลักดันที่สำคัญเบื้องหลังการผลักดันให้มีแบนด์วิดท์ที่สูงขึ้นและความเร็วที่สูงขึ้นคือ Nvidia เองซึ่งได้ร่วมมืออย่างใกล้ชิดกับ Micron ในระหว่างขั้นตอนการพัฒนาและทดสอบหน่วยความจำ GDDR6X Nvidia เป็นพันธมิตรการเปิดตัวเพียงรายเดียวของ Micron เมื่อพูดถึงหน่วยความจำ GDDR6X ซึ่งหมายความว่าหน่วยความจำประเภทใหม่จะเป็นเอกสิทธิ์ของการ์ด Nvidia เป็นระยะเวลาหนึ่ง Nvidia ได้ติดตั้งหน่วยความจำใหม่บนกราฟิกการ์ดเกม GeForce ระดับเรือธงแล้ว RTX 3090 และ RTX 3080 ซึ่งได้รับมา แบนด์วิธที่ก้าวกระโดดอย่างมาก มากกว่า GDDR6 รุ่นสุดท้าย
ข้อมูลจำเพาะทั้งหมดของหน่วยความจำ GDDR6X - ภาพ: เทคโนโลยีไมครอน
Nvidia ได้ออกแบบคอนโทรลเลอร์หน่วยความจำใหม่ล่าสุดและ PHY สำหรับ GDDR6X เนื่องจากใช้การส่งสัญญาณ PAM4 และจากรูปลักษณ์ของมันทุกอย่างได้รับการออกแบบภายในโดย Nvidia เอง เทคโนโลยี GDDR6X ควรจะมาถึงการ์ดเพิ่มเติมจาก Nvidia โดยเฉพาะซีรีส์ TITAN และ Quadro ซึ่งจะได้รับประโยชน์อย่างมากจากแบนด์วิดท์ที่เพิ่มขึ้นของ GDDR6X ควบคู่ไปกับความจุที่สูงขึ้น Micron ยังยืนยันว่า Nvidia ไม่ใช่พันธมิตรพิเศษสำหรับ GDDR6X และ บริษัท อื่น ๆ ก็จะได้รับมาตรฐานหน่วยความจำใหม่ในภายหลัง ซึ่งหมายความว่าเราสามารถคาดหวังได้ว่าการ์ด Radeon ของ AMD จะมีแอปพลิเคชัน GDDR6X บางประเภทเมื่อการ์ดเหล่านั้นจะเปิดตัวมากขึ้นในอนาคต
GDDR6X กับ PAM4 เทียบกับ HBM2
แม้ว่า GDDR6X ที่มีเทคโนโลยี PAM4 แบบใหม่จะยังคงมีราคาแพงกว่าในการผลิต GDDR6 แต่ก็ไม่ได้ใกล้เคียงกับต้นทุนการผลิต HBM2 HBM หรือ High Bandwidth Memory ดูเหมือนอนาคตของเทคโนโลยีหน่วยความจำกราฟิกการ์ดเมื่อสองสามชั่วอายุคนที่ผ่านมา AMD กำลังผลักดันอย่างหนักในการนำ HBM เข้าสู่ตลาดกระแสหลักและพวกเขาได้เปิดตัวชุด GPU ที่ล้นหลามด้วย HBM ออนบอร์ด การ์ดแสดงผล Fury และ Vega ใช้ High Bandwidth Memory แต่น่าเสียดายที่แกน GPU ของพวกเขาไม่เร็วพอที่จะทำให้พวกเขาได้เปรียบเหนือ Nvidia
หน่วยความจำ HBM2 ที่ฉูดฉาดถูกนำกลับมาอีกครั้งใน Radeon VII ซึ่งเป็นการ์ดแสดงผลระดับไฮเอนด์ใหม่ของ AMD ที่ใช้สถาปัตยกรรม Vega แต่ตอนนี้สร้างขึ้นจากกระบวนการ 7 นาโนเมตร HBM2 ในการ์ด Vega นั้นมีราคาแพงมากในการผลิตและให้ผลตอบแทนต่ำทำให้อุปทานต่ำและความต้องการที่ลดลง Radeon VII ไม่สามารถเข้าใกล้เรือธงของ Nvidia, RTX 2080Ti และต้องเผชิญกับ EOL ภายในปีที่เปิดตัว เรือธง Nvidia ที่เร็วกว่ามากใช้ GDDR6 มาตรฐาน
AMD เองก็ย้ายออกจากความพยายามของ HBM หลังจากมีการเปลี่ยนแปลงลำดับชั้นของ บริษัท และสมาชิกระดับสูงหลายคนถูกปลดออกจากหน้าที่ AMD Radeon ใหม่เคลื่อนตัวออกจากความหลงใหลในหน่วยความจำ HBM อย่างรวดเร็วและเข้าสู่ตัวเลือกหน่วยความจำที่สมจริงยิ่งขึ้นเช่นหน่วยความจำ GDDR6 ที่พบใน RX 5000 และ RX 6000 series ของ GPU . ปัญหาหลักของ HBM2 คือการผลิต กระบวนการนี้น่าเบื่อและมีราคาแพงมากเนื่องจาก HBM2 KGSDs (ที่รู้จักกันดีแบบเรียงซ้อนกัน) จะต้องประกอบที่ fab เซมิคอนดักเตอร์จากนั้นวางไว้บนตัวประสานถัดจาก GPU ในห้องคลีนรูมของ fab อื่น สิ่งนี้ทำให้การผลิตมีราคาแพงและใช้แรงงานมากกว่า GDDR6 หรือแม้แต่ GDDR6X เนื่องจาก GDDR6X ไม่ต้องการการซ้อนกันและจัดส่งเป็นชิปแยกที่สามารถบัดกรีจากโรงงานได้
GDDR6X มอบระดับแบนด์วิดท์ชั้นนำของอุตสาหกรรม - ภาพ: เทคโนโลยีไมครอน
มีข้อแม้อย่างหนึ่งที่ต้องระบุไว้ที่นี่ ชิป GDDR6X ต้องการสัญญาณที่สะอาดและเสถียรมากซึ่งเป็นสาเหตุที่ตัวควบคุมหน่วยความจำ Nvidia บน GPU GA102 ที่ขับเคลื่อนชิปหน่วยความจำตอนนี้อยู่บนรางจ่ายไฟแยกต่างหาก เพื่อให้แน่ใจว่าชิปจะได้รับพลังงานที่สะอาดและมีเสถียรภาพที่จำเป็นเพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง
PAM4 สำหรับอนาคต
การส่งสัญญาณ PAM4 เป็นกระบวนการใหม่ที่น่าสนใจและน่าตื่นเต้นมากซึ่งสามารถค้นหาแอปพลิเคชันได้ในฮาร์ดแวร์พีซีหลาย ๆ ด้าน แม้ว่าตอนนี้จะ จำกัด เฉพาะแอปพลิเคชัน GDDR6X ในกราฟิกการ์ด แต่เทคนิคการส่งสัญญาณสามารถใช้งานได้อีกมากมายในกระบวนการอื่น ๆ ในอนาคต ไมครอนเชื่อว่าอนาคตของหน่วยความจำคือเทคนิค PAM 4
“ ดังนั้น GDDR6X จึงเป็นที่ที่เรานำเสนอ PAM4 และเราจะเห็นได้อย่างแน่นอนว่าก้าวไปข้างหน้า” ผู้อำนวยการหน่วยความจำกราฟิกของ Micron กล่าว “ เป็นไปได้ PAM4 สามารถใช้ในมาตรฐานหน่วยความจำอื่น ๆ ได้ มีความเป็นไปได้หรือไม่ที่ บริษัท ที่มีซีพียูหรือโปรเซสเซอร์อื่น ๆ ของเราจะใช้เทคโนโลยีประเภทนี้”
อีกหนึ่งแอปพลิเคชันในอนาคตที่น่าสนใจของมาตรฐานการส่งสัญญาณ PAM4 คือ PCIe Gen 6.0 ซึ่งจะครบกำหนดในปี 2564 โดยใช้การส่งสัญญาณ PAM4 เพื่อดึงประสิทธิภาพและอัตราข้อมูลที่สูงขึ้น เนื่องจาก PCIe มีช่วงการใช้งานที่กว้างมาก บริษัท CPU และ ASIC จะต้องนำ PAM4 และ PCIe 6.0 มาใช้ในที่สุดในบางช่วงเวลา บางทีสักวันมันจะถูกใช้ในหน่วยความจำ HBM2 เพื่อให้แบนด์วิดท์และความเร็วที่ไม่จริง แต่นั่นเป็นเพียงการคาดเดาในส่วนของเรา
GDDRX ใช้ที่ไหน?
แม้ว่าเราจะวางอนาคตไว้สักวินาที แต่ GDDR6X ก็ยังคงถูกใช้ในแอปพลิเคชันที่สำคัญมากมายในปัจจุบัน สิ่งที่สำคัญบางอย่าง ได้แก่ :
- การเล่นเกม: แน่นอนว่าการใช้หน่วยความจำ GDDR6X ที่ใหญ่ที่สุดและเป็นที่นิยมมากที่สุดคือการเล่นเกม Micron ได้จัดหาโมดูล GDDR6X ให้กับ Nvidia เพื่อรวมเข้ากับการ์ดแสดงผล RTX 3080 และ RTX 3090 ใหม่ล่าสุด หน่วยความจำนี้จะช่วยให้พวกเขาบรรลุจำนวนที่ไม่เคยมีมาก่อนในแง่ของแบนด์วิธและความเร็วของหน่วยความจำ GDDR6X รุ่นแรกสามารถรับส่งข้อมูลได้ถึง 1TB / s สิ่งนี้สามารถพิสูจน์ได้ว่าเป็นประโยชน์อย่างยิ่งในแง่ของการเล่นเกมยุคหน้า
- HPC: เทคโนโลยี GDDRX ใช้ใน HPC หรือ High-Performance Computing โดดเด่นด้วยการคำนวณแบบขนานสูงที่เรียกใช้โปรแกรมแอปพลิเคชันขั้นสูงได้อย่างน่าเชื่อถือมีประสิทธิภาพและรวดเร็วที่สุด โซลูชันการคำนวณเหล่านี้ใช้โดยนักวิทยาศาสตร์นักวิจัยวิศวกรและสถาบันการศึกษาเพื่อแก้ปัญหาที่ซับซ้อน
- Virtualization มืออาชีพ: อุตสาหกรรมต่างๆเช่นการดูแลสุขภาพและการแพทย์การประมวลผลวิดีโอระดับมืออาชีพการจำลองทางการเงินการพยากรณ์อากาศหรือน้ำมันและก๊าซอาศัยเวิร์กสเตชันระดับไฮเอนด์ที่สามารถใช้พลังของหน่วยความจำ GDDR6X เพื่อปรับปรุงและเพิ่มประสิทธิภาพขั้นตอนการทำงาน เวิร์กสเตชันประสิทธิภาพสูงเหล่านี้เป็นกรณีการใช้งานหลักสำหรับ GDDR6X ใหม่
- ปัญญาประดิษฐ์: เทคโนโลยีหน่วยความจำ GDDRX ใช้ในปัญญาประดิษฐ์และอนุพันธ์เช่น Deep Learning ปริมาณงานเหล่านี้มีความสำคัญมากขึ้นเรื่อย ๆ เช่นเดียวกับที่แพร่หลายและโซลูชันการประมวลผลความเร็วสูงเช่น GDDRX สามารถช่วยในเรื่องนี้ได้อย่างแน่นอน
GDDR6X จะพบการใช้งานในหลาย ๆ ด้านของอุตสาหกรรม - รูปภาพ; เทคโนโลยีไมครอน
คำพูดสุดท้าย
GDDR6X เป็นหน่วยความจำรูปแบบใหม่ที่ได้รับการพัฒนาโดย Micron โดยความร่วมมืออย่างใกล้ชิดกับ Nvidia หน่วยความจำใช้เทคโนโลยีใหม่ที่เรียกว่าการส่งสัญญาณ PAM4 ซึ่งเป็นกระบวนการทางสถาปัตยกรรมที่เป็นนวัตกรรมใหม่ซึ่งอัตราการส่งข้อมูลที่มีประสิทธิภาพจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า เทคนิคการส่งสัญญาณยังช่วยลดการใช้พลังงานและทำให้หน่วยความจำมีประสิทธิภาพมากขึ้น
Nvidia ได้ใช้หน่วยความจำในการ์ด RTX 3080 และ RTX 3090 ใหม่และนี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของการเปิดตัวหน่วยความจำ GDDR6X ในตลาดเกมในที่สุด หน่วยความจำนั้นง่ายกว่าและถูกกว่าในการผลิตมากกว่า HBM2 และให้ผลลัพธ์ที่น่าประทับใจอย่างมากดังนั้นดูเหมือนว่าทั้งอุตสาหกรรมจะนำมาตรฐานนี้มาใช้ไม่ช้าก็เร็ว ปัจจุบันเทคโนโลยี GDDRX มีอยู่ในหลายภาคส่วนเช่นเกม HPC การจำลองเสมือนแบบมืออาชีพและ AI
