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超頻寬記憶體讓繪圖密集型應用盡情發揮

Ralf Ebert | 2022 年 1 月

隨著 PC 遊戲日趨複雜和流行,遊戲玩家要求進階顯示卡具有盡可能高的效能,以實現流暢的動畫、清晰的視覺效果、高幀率和即時光線追蹤(一種對逼真的光線反射和電影效果至關重要的渲染技術)。過去十年,科技行業逐漸認識到,為這些遊戲動畫提供動力的圖像處理器 (GPU) 也非常適合資料中心應用,如人工智慧 (AI) 以及高效能運算 (HPC) 中的建模和視覺化。這是因為在這些工作負載中,轉移到 GPU 的數學和圖像運算與進階遊戲中的 GPU 功能類似。

那麼這些遊戲、人工智慧和 HPC 應用有什麼共同點呢? 它們都非常依賴記憶體效能。

這就是為什麼美光認為有必要設計、研發和提供我們的 GDDR6X 超頻寬解決方案——世界上最快的獨立繪圖記憶體解決方案,也是第一個將系統頻寬提升至每秒 1 TB (TB/s) 的解決方案。

GDDR6X 的突破性效能

自 2006 年以來,美光的工程師和研究人員一直在探索將多層訊號應用於記憶體介面並大幅提高系統頻寬。超過 45 項專利之後,美光成為業界第一家在記憶體中採用四階脈衝幅度調變 (PAM4) 的公司,為未來幾代繪圖記憶體樹立了新的標竿。美光記憶體是第一款採用生產型記憶體輸入/輸出架構和 PAM4 的記憶體。

透過使用 PAM4 多層訊號技術,GDDR6X 傳輸資料的速度大幅提升,I/O 資料傳輸速率翻了一番,從兩位元提高到四位元。截止目前,繪圖記憶體的傳輸速率上限為每個元件每秒 72 GB (GB/s)。GDDR6X 突破了傳統二進位標準,採用四個不同的層級,每次向記憶體雙向傳輸兩個位元的資料。基於這一突破,美光的 GDDR6X 將每個元件的記憶體頻寬提高到 84 GB/s,轉換為高達 1 TB/s 的系統頻寬。

並且,與傳統記憶體不同,GDDR6X 無與倫比的資料傳輸速率非常適合遊戲和 AI 等對資料需求量巨大的應用,為繪圖記憶體樹立了新的標桿。

透過 GDDR6X 提高效率

美光的 GDDR6X 不僅是唯一採用 PAM4,將先進的 I/O 研究成果推向市場的記憶體裝置,也是唯一量產的 GDDR6X 記憶體。與市場上的其他高頻寬解決方案相比,GDDR6X 的主機板設計和封裝經過美光繪圖記憶體專家的精心微調,更具簡單性,為客戶降低了實施難度和複雜性。值得注意的是,與 DDR 記憶體相比,GDDR6X 將通道中的資料傳輸率提高了一倍,而所需的操作頻率卻沒有翻倍,從而為使用者帶來流暢的圖像體驗。此外,與前幾代產品相比,GDDR6X 的每事務功耗更低,非常適合遊戲和其他高頻寬圖像應用等既需要閃電般速度又需要低功耗記憶體的耗能工作負載。GDDR6X 還具有降低或提高功耗的功能,允許使用者調降效能以節約能源。

與業界合作創新

構建 GDDR6X 這樣的解決方案需要深入的行業合作。美光於 2020 年 9 月宣佈推出具有 8Gb 容量的 GDDR6X 記憶體,作為公司超頻寬解決方案產品組合的一部分。NVIDIA 在其 GeForce™ RTX 3090 和 GeForce RTX 3080 GPU 中首次採用了該技術,這些 GPU 專為支援沉浸式、高效能遊戲應用所需的高速度而量身定制。NVIDIA 於 2021 年 6 月推出的 GeForce RTX 3070 Ti 和 GeForce RTX 3080 Ti 再次採用 GDDR6X。

與 NVIDIA 的 GeForce RTX GPU 相結合,GDDR6X 可提供必要的突破性速度,讓玩家透過擬真的反應效果完全沉浸在虛擬世界中,同時不會降低幀頻。

透過記憶體改變 AI 格局

雖然 GDDR6X 通常與顯示卡搭配使用,但其用途正在從顯示卡擴大到 AI 等其他記憶體密集型應用。最近,美光與 Innosilicon 合作,推出全球首個經過矽驗證的商用 GDDR6X IP。Innosilicon 基於 GDDR6X 的 PHY 晶片使用 PAM4 訊號,可提升 AI 應用所需的高效率和資料傳輸速率。此次 AI 合作表明,GDDR6X 不僅是一種以繪圖為核心的解決方案,還具有超乎想象的實用性,為使用 GDDR6X 改變遊戲規則的頻寬和訊號傳輸介面提供了多種可能性。

從推動下一代繪圖運算加速到支援突破性的 AI 解決方案,美光正在重新定義記憶體如何突破技術界限。我們積極參與標準委員會並發揮領導作用以推動合作精神,使 PAM4 等技術進步被更廣泛的應用和受眾所採用,在這些應用和受眾中,頻寬、功耗和設計簡易性之間的平衡滿足了具有挑戰性的終端系統要求。

2021 年 AspenCore 世界電子成就獎 (WEAA)

隨著記憶體在提供終端使用者體驗方面變得越來越重要,我非常高興美光憑藉 GDDR6X 超頻寬解決方案獲得 2021 年 AspenCore 世界電子成就獎 (WEAA)。

WEAA 表彰全球最具創新性的新電子產品。獲獎者由 AspenCore 的全球資深行業分析師以及亞洲、歐洲和美國的線上投票者確定。

GDDR6X 突破繪圖運算加速和記憶體效能的極限,我很榮幸看到美光憑藉其創新方法得到認可。透過獲得這一獎項,我們重申了在探索記憶體創新前沿領域成為領導者的承諾。

 

獎項 美光全球關鍵客戶業務資深處長 Gan Liu(右)出席 2021 年 AspenCore WEAA 頒獎典禮,接受公司獲得的獎項。

Director, DEG Graphics

Ralf Ebert

Ralf Ebert is the director for GDDR Product Architecture. He is responsible for developing the Micron’s GDDR architecture strategy, defining high-speed memory solutions that serve the game console and high-end graphics market as well as emerging segments like crypto and AI. Previously, Ralf held various positions including director of Micron’s global Graphics Memory Business, senior manager for SDD Business Development, senior manager of marketing, and roles in supply chain and business process excellence.

Ralf has worked in the semiconductor industry since 1997 and spent the last 17 years focusing on memory products in roles at Infineon, Samsung and Qimonda. In 2009, he set up and developed the graphics business for Elpida, which he continued after Micron’s acquisition in 2013.