全球第一,三星完成GDDR7开发! 引入PAM-3,同频率下比GDDR6快33%

2023-07-20 10:43:26 来源:EETOP编译自anandtech

近日,三星宣布他们已经完成了第一代 GDDR7 内存的开发。目前,全球存储巨头都在积极开放下一代高带宽内存技术,预计将于 2024 年投放市场.三星处于领先地位,成为首批推出的内存供应商之一。他们的第一代 GDDR7 预计将达到 32Gbps/pin 的带宽(比目前最好的 GDDR6 部件高出 33%),该公司希望在该技术采用 PAM-3 信号的基础上大幅提高 GDDR 内存带宽。

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在三星发布这一消息的同时,我们也看到围绕这一广泛使用的内存技术的下一代产品的披露和公告不断增加。虽然 JEDEC 尚未发布该内存的最终规格,但三星的竞争对手美光公司(Micron)此前已宣布,它计划在 2024 年推出自己的 GDDR7 内存--这与三星目前的时间表相似。与此同时,EDA 工具公司 Cadence 今年早些时候在发布 GDDR7 验证工具时披露了大量技术细节,透露该内存将使用 PAM-3 信号,数据传输速率高达 36Gbps/pin。

通过三星刚刚发布的公告,预示着三星成为第一家公开宣布已完成第一代 GDDR7 开发的主要内存制造商。。虽然该公司倾向于在推出过程中相对较早地发布此类内存公告(早在内存准备好投入商业批量产品之前),但这仍然是 GDDR7 开发过程中的一个重要里程碑,因为这意味着内存和设备制造商可以开始针对功能性硬件进行验证工作。至于三星本身,这一消息为这家韩国企业集团提供了一个非常明显的机会,以巩固其在 GDDR 内存行业的领导地位。

除了提供有关 GDDR7 开发过程的最新信息外,三星在公告中还提供了有关该公司第一代 GDDR7 的一些高级技术细节--不过,"高级 "只是一个关键词,因为这绝不是技术上的深入探讨。

根据三星的公告,他们预计数据速率将高达 32Gbps/pin。这比该公司顶级 GDDR6 产品目前可达到的 24Gbps 数据速率高出 33%。三星和 Cadence 此前均曾透露,他们预计 GDDR7 内存最终将达到 36Gbps/pin,这将比 GDDR6 快了整整 50%,不过这可能需要多代产品的支持。

有趣的是,与我们在过去几代内存技术中看到的相比,这开始更加接近 GDDR7 的预计极限。GDDR6 推出时的速度为 14Gbps,并最终扩展到 24Gbps,而三星希望从 32Gbps 开始。但与此同时,GDDR7 的代际飞跃将比我们看到的 GDDR6 或 GDDR5 更小;由于从 NRZ(2 状态)信号转换为 PAM-3(3 状态信号,GDDR7 的内存技术信号带宽并未比其前身增加一倍,而仅增加了 50%。

另外值得注意的是,目前我们看到的显卡使用的最快的 GDDR6 显存仅运行在 20Gbps。三星自家的 24Gbps GDDR6 虽然发布才一年多,但此时仍只是“样品”。因此,尽管有大量其他使用 GDDR6 的产品,但 2024/2025 年显卡带宽的有效跳跃可能会更加显著,具体取决于当时可用的速度等级。

至于容量,三星首款 GDDR7 芯片为 16Gb,与当今顶级 GDDR6(X) 芯片的现有密度相匹配。因此,假设内存总线宽度相同,最终产品的内存容量不会与当今的产品有显著差异。由于缩放问题,DRAM 密度的整体增长多年来一直在放缓,GDDR7 也无法幸免。

三星还声称,他们的 GDDR7 技术“与现有 24Gbps GDDR6 DRAM 相比,能效提高了 20%”,尽管这是一个宽泛的说法,但问题在于细节。由于 DRAM 的功率效率通常以每比特为基础进行测量(每比特皮焦耳/pJpb),因此我们的解释是,这就是三星在该声明中引用的数字。

好消息是三星的 GDDR7 预计将明显提高能效。GDDR7 的标称电压为 1.2v,驱动它所需的电压比其前代更低。但对于可提供高达 33% 带宽的内存技术来说,能源效率总体提高了 20%,这意味着内存的绝对功耗与上一代相比有所上升。由于三星的能效数据是针对 GDDR7@32Gbps 与 GDDR6@24Gbps 的,因此我们预计总能耗会增加约 7%。值得庆幸的是,这并没有大幅增加功耗。但这仍然是一种增长。

从广义上讲,这与我们在推出 GDDR6(X) 时看到的结果相同,尽管能效有所提高,但总体功耗从一代到下一代有所增加,因为能效的提高未能跟上带宽需求的步伐。并不是说这一切是出乎意料的,但这意味着良好的散热对于 GDDR7 显存来说更加重要。

但对于具有严格电源/冷却需求的客户,三星还宣布他们将提供 GDDR7 内存的低压版本。这将是他们的 GDDR7 芯片的 1.1v 版本,虽然时钟速度尚未披露,但我们预计会更接近他们的 GDDR6 时钟速度。对于当前一代 GDDR6,高端笔记本电脑通常搭配运行速度不超过 18Gbps 的低压内存,因此运行速度约为 24Gbps 的低压 GDDR7 仍然代表着向前迈出的重要一步。

三星还确认他们将在第一代 GDDR7 中使用 D1z 内存制造工艺。这与该公司最新的 GDDR6 使用的基于 EUV 的工艺相同,但奇怪的是,它比三星在最近的 DDR5 内存公告中透露的他们将在其他地方使用的 12 纳米工艺更早。该公司在这里没有使用较新的节点这一事实有点令人惊讶,但从架构角度来看,这也意味着三星在没有较新节点的情况下实现了 20% 的能源效率提升。如今,在内存和逻辑领域,架构驱动的能源增益很少,所有这些都为 GDDR7 的未来带来了光明的迹象。

谈到架构和设计,该公司指出,他们的 GDDR7 内存采用了“IC 架构优化”来控制功耗和热量的产生。尽管目前我们还没有任何关于这意味着什么的进一步细节。

除了电子产品生产之外,三星 GDDR7 的最后一项重大创新无疑是物理创新:环氧树脂。三星的新闻稿指出,他们清楚地意识到现有 GDDR 内存在最高速度下产生的热负荷已经很高,他们正在为 GDDR7 使用新型环氧模塑料 (EMC),该材料旨在更好地传递热量。总而言之,三星声称其 GDDR6 内存的热阻降低了 70%,这应该有助于确保良好的冷却器仍然可以从内存芯片中吸收足够的热量,尽管总体产生的热量有所增加。

总而言之,现在 GDDR7 内存的初步开发已经完成,三星正在与合作伙伴一起进行验证测试。据该公司称,今年他们将与主要客户合作进行验证;不过目前该公司尚未透露何时开始大规模生产新型内存。

考虑到三星(以及美光)宣布的时间,GDDR7 的最初市场似乎是人工智能和网络加速器,而不是 GDDR7 得名的显卡。由于 AMD 和 NVIDIA 目前的架构发布周期都还不到四分之一,两家公司都不太可能在 2024 年准备好使用 GDDR7。相反,GDDR 内存的其他用户(例如网络产品和高性能加速器)可能会首先使用该技术。

从三星(以及美光)发布消息的时间来看,GDDR7 的最初市场似乎是人工智能和网络加速器,而不是 GDDR7 的名字来源--显卡。AMD 和英伟达(NVIDIA)目前的架构发布周期才过了四分之一,因此这两家公司都不可能在 2024 年 GDDR7 成熟时使用它。相反,GDDR 内存的其他用户,如网络产品和高性能加速器,可能会率先使用该技术。


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