حافظه GDDR7، نسل بعدی حافظه گرافیکیست، برای GPUهای آینده مانند سری RTX 50 انویدیا بلکول طراحی شده است. این فناوری جدید در سالهای آتی در محصولات متنوعی به کار گرفته خواهد شد و ارتقای قابل توجهی نسبت به راهکارهای موجود GDDR6 و GDDR6X ارائه میدهد. این پیشرفت به نوبه خود، عملکرد را در بازیها و سایر کاربردها افزایش میدهد. اما در پس این نام، جزئیات بیشتری نیز نهفته است. با ما در آیتی پرس همراه باشید.
تاریخچه و تکامل GDDR:
از زمان معرفی نسل دوم حافظه GDDR (مخفف “Graphics Double Data Rate”)، روند توسعه این نوع حافظه کاملاً مشخص بوده است. GDDR، که قبلاً DDR SGRAM نامیده میشد، در سال ۱۹۹۸ ظهور کرد. از آن زمان، هر چند سال یک بار، نسخه جدیدی با سرعت و پهنای باند بالاتر عرضه شده است. نسل فعلی GDDR6 در سال ۲۰۱۸ معرفی شد و اولین بار در GPUهای سری RTX 20 انویدیا و سری RX 5000 AMD مورد استفاده قرار گرفت.
سرعتهای اولیه آن ۱۴ GT/s (گیگاترانسفر بر ثانیه یا به طور معادل Gbps برای گیگابیت بر ثانیه) بود که در نهایت به حداکثر ۲۰ GT/s رسید. علاوه بر این، حافظه GDDR6X نیز توسعه یافت که منحصراً توسط انویدیا در GPUهای رده بالای سری RTX 30 و 40 استفاده شد. این نوع حافظه با سرعتهای اولیه ۱۹ GT/s آغاز به کار کرد و در نهایت در محصولات عرضه شده به ۲۳ GT/s رسید.
ظهور حافظه GDDR7:
حافظه GDDR7 از چند سال پیش مورد توجه قرار گرفته است. سامسونگ اولین بار در سال ۲۰۲۲ درباره این فناوری صحبت کرد و مشخصات نهایی JEDEC در ۵ مارس ۲۰۲۴ منتشر شد. تمام تولیدکنندگان بزرگ حافظه از جمله میکرون، سامسونگ و SK هاینیکس، متعهد به پشتیبانی از این استاندارد شدهاند و تراشههای مربوطه اکنون باید در مرحله تولید انبوه باشند. انتظار میرود اولین محصولات خردهفروشی مجهز به GDDR7 در پاییز سال جاری به بازار عرضه شوند.
سرعت و عملکرد حافظه GDDR7:
حافظه GDDR7 در ابتدا با سرعتهای ۳۲ GT/s (گیگاترانسفر بر ثانیه) عرضه خواهد شد. این سرعت ۶۰٪ بیشتر از سریعترین حافظه GDDR6 و ۳۳٪ بیشتر از سریعترین حافظه GDDR6X است (البته لازم به ذکر است که هیچ محصولی تاکنون از سرعتهای ۲۴ GT/s استفاده نکرده است). با این حال، این تنها نقطه شروع است.
چشمانداز آینده:
میکرون و سامسونگ به طور رسمی برنامههای خود را برای عرضه حافظه GDDR7 با سرعتهای تا ۳۶ GT/s اعلام کردهاند. در همین حال، SK هاینیکس ادعا میکند که به سرعتهای تا ۴۰ GT/s دست خواهد یافت. این سرعت اخیر، پهنای باند راهکارهای برتر GDDR6 را دو برابر میکند و احتمالاً چنین تراشههایی را در سال ۲۰۲۵ شاهد خواهیم بود. نگاهی به آینده دورتر نشان میدهد که برنامههایی برای رساندن حافظه GDDR7 به سرعت ۴۸ GT/s وجود دارد. گرچه انتظار نمیرود چنین حافظهای را حداقل تا یک یا دو سال آینده ببینیم، اما با توجه به پیشرفتهای احتمالی در سالهای آتی، دستیابی به سرعتهای حتی بالاتر نیز قابل تصور است.
واقعیت فرکانسهای حافظه:
لازم به ذکر است که فرکانسهای واقعی حافظه به اندازهای که اعداد فوق نشان میدهند، بالا نیستند. همانند GDDR6، GDDR7 نیز از نرخ داده چهارگانه (QDR) استفاده خواهد کرد. از نظر فنی، این فناوری بیشتر شبیه به GQDR7 است، اما متخصصان نامگذاری تصمیم گرفتهاند که همچنان از اصطلاح DDR استفاده کنند. دادهها به صورت دستهای از حافظه بازیابی میشوند و فرکانسهای پایه بسیار پایینتر از آن چیزی هستند که نامها نشان میدهند. در واقع، حتی اصطلاح “QDR” نیز میتواند گمراهکننده باشد. برای مثال، GDDR6X دارای فرکانسهای پایه ۱۱۸۸ مگاهرتز (معادل “۱۹ گیگابیت بر ثانیه”) تا ۱۴۳۸ مگاهرتز (معادل “۲۴ گیگابیت بر ثانیه”) است، در حالی که GDDR6 دارای فرکانسهای پایه ۱۳۷۵-۲۵۰۰ مگاهرتز (معادل ۱۱-۲۰ گیگابیت بر ثانیه) است.
احتمال وجود حافظه GDDR7X:
در دو نسل گذشته حافظههای GDDR، شاهد نسخههای “X” بودهایم: GDDR5X و GDDR6X. هر دوی اینها توسط شرکت میکرون و با همکاری انویدیا، برای ایجاد نسخهای با پهنای باند بالاتر نسبت به حافظه پایه، ساخته شدند. مقایسه عملکرد این حافظهها به شرح زیر است:
– GDDR5 در GTX 1060 6GB به حداکثر ۹ GT/s رسید، در حالی که GDDR5X تا ۱۲ GT/s گسترش یافت (۳۳٪ افزایش سرعت).
– GDDR6 به حداکثر ۲۰ GT/s رسید و GDDR6X آن را به ۲۴ GT/s ارتقا داد (۲۰٪ افزایش سرعت).
آینده GDDR7X:
با توجه به این روند، این سؤال مطرح میشود که آیا ممکن است شاهد GDDR7X باشیم که سرعتها را فراتر از سطوح نهایی GDDR7 افزایش دهد؟ در کنفرانس GTC 2024، این سؤال از میکرون پرسیده شد. پاسخ رسمی این بود که در حال حاضر هیچ برنامه قطعی برای تولید GDDR7X وجود ندارد. این پاسخ منطقی به نظر میرسد، زیرا:
- GDDR6X تا زمان عرضه نسل دوم کارتهای گرافیک مجهز به GDDR6 معرفی نشد.
- GDDR7 هنوز در محصولات تجاری عرضه نشده است.
پیشبینیها و انتظارات:
– بعید است که میکرون در حال حاضر درباره برنامههای آینده برای GDDR7X صحبت کند، صرف نظر از اینکه آیا در حال توسعه آن هستند یا خیر.
– این رویکرد مشابه سیاست انویدیا در مورد عدم افشای اطلاعات درباره معماری آینده Rubin برای GPUها است.
– احتمال همکاری مجدد میکرون و انویدیا برای توسعه GDDR7X دور از ذهن نیست، اما انتظار نمیرود حداقل تا دو یا سه سال آینده اطلاعات رسمی در این مورد منتشر شود.
– در صورت توسعه GDDR7X، امید میرود حداقل ۲۰٪ افزایش در پهنای باند نسبت به GDDR7 استاندارد ارائه دهد، مشابه بهبودی که GDDR6X نسبت به GDDR6 داشت.
وضعیت فعلی و پیشبینیهای آینده حافظه GDDR7:
محصولات آینده با GDDR7:
– هنوز هیچ اعلام رسمی درباره محصولات مجهز به GDDR7 وجود ندارد.
– شایعات حاکی از آن است که GPUهای رده بالای Blackwell انویدیا اولین محصولات با این حافظه خواهند بود.
– انتظار میرود اولین نمونههای آن در پاییز ۲۰۲۴ عرضه شوند.
وضعیت RDNA 4 ایامدی:
– برخلاف انتظارات اولیه، شواهدی وجود دارد که RDNA 4 ممکن است همچنان از GDDR6 استفاده کند.
– این اطلاعات بر اساس ادعای یک افشاگر است و تأیید رسمی نشده است.
– احتمال دارد ایامدی برای معماری آینده خود بر GPUهای جریان اصلی تمرکز کند، که میتواند دلیلی برای ادامه استفاده از حافظه GDDR6 ارزانتر باشد.
GPUهای Battlemage اینتل:
– طبق اعلام نمایندگان اینتل، این GPUها نیز بازار جریان اصلی را هدف قرار میدهند.
– احتمال استفاده از GDDR6 در این محصولات نیز وجود دارد.
– ممکن است شاهد یک مدل رده بالا با GDDR7 و مدلهای جریان اصلی با GDDR6 باشیم.
زمانبندی عرضه محصولات:
– شایعات اخیر حاکی از تأخیر در عرضه RDNA 4 ایامدی تا سال ۲۰۲۵ است.
– Battlemage اینتل نیز که قبلاً برای امسال پیشبینی شده بود، ممکن است تا سال ۲۰۲۵ به تعویق بیفتد.
– در حال حاضر، اطلاعات دقیقی درباره زمان عرضه کارتهای گرافیک جدید در دسترس نیست.
کاربردهای دیگر GDDR7:
– GDDR7 میتواند در دستگاههای دیگر، به ویژه شتابدهندههای هوش مصنوعی، استفاده شود.
– اگرچه شتابدهندههای برتر هوش مصنوعی از حافظههای HBM (عمدتاً HBM3 و HBM3E) استفاده میکنند، طراحیهای متمرکز بر استنتاج میتوانند از پهنای باند بالاتر GDDR7 بهرهمند شوند.
– GDDR7 اگرچه به اندازه HBM متراکم نیست، اما میتواند گزینهای مناسب برای برخی کاربردها باشد.
این اطلاعات بر اساس شایعات و پیشبینیهای فعلی است و ممکن است با اعلامهای رسمی شرکتها در آینده تغییر کند.
سرعتها و پهنای باند حافظه GDDR7 :
یکی از مهمترین تغییرات، کاهش اندازه فناوری نود پردازشی از “کلاس ۱۰ نانومتری” فعلی به ۲۱ نانومتر، و حتی تا ۱۰ تا ۱۵ نانومتر خواهد بود. میکرون در حال حاضر از کوچکترین نود برای GDDR6/GDDR6X استفاده میکند و آن را کلاس ۱۰ نانومتری مینامد، اما انتظار میرود با GDDR7 به یک نود پالایششده و/یا کوچکتر منتقل شود. همین امر در مورد SK هاینیکس که GDDR6 را روی یک نود ۲۱ نانومتری تولید میکند، و سامسونگ که برای GDDR6 از کلاس ۱۰ نانومتری استفاده میکند، صادق است.
راهکارهای فعلی GDDR6 معمولاً از ۱.۳۵ ولت استفاده میکنند. GDDR7 این را به ۱.۲ ولت کاهش خواهد داد، با یک نسخه احتمالی ۱.۱ ولتی نیز در دست ساخت (برای ساعتهای پایینتر). این امر باید نیازهای توان را در عملکرد معادل کاهش دهد، اگرچه سرعتهای بالاتر ممکن است این مزیت را خنثی کنند.
اساسیترین تغییر در GDDR7 استفاده از سیگنالدهی PAM3 است، در حالی که GDDR6 از سیگنالدهی NRZ (بدون بازگشت به صفر) و GDDR6X از سیگنالدهی PAM4 استفاده میکند. PAM3 (مدولاسیون دامنه پالس ۳ سطحی) نیازهای انرژی را در مقایسه با NRZ کاهش میدهد، در حالی که پیادهسازی آن کمتر پیچیده از PAM4 (PAM ۴ سطحی) است. این امر باید تجهیزات تولید GDDR7 را کمپیچیدهتر و مقرونبهصرفهتر کند، اگرچه لزوماً به معنای ارزان بودن آن نیست.
GDDR7 همچنین از پیکربندیهای غیر توان دو پشتیبانی خواهد کرد، و انتظار میرود تراشههای حافظه ۲۴ گیگابیتی و در نهایت ۴۸ گیگابیتی عرضه شوند. GDDR6 نیز ممکن است راهکارهای ۲۴ گیگابیتی در آینده داشته باشد، اگرچه هیچ شرکتی تاکنون محصولی با چنین پیکربندی عرضه نکرده است. این به معنای امکان قرار گرفتن ۵۰٪ حافظه بیشتر روی هر رابط ۳۲ بیتی است، به طوری که یک کارت گرافیک معمولی ۱۲۸ بیتی میتواند ۱۲ گیگابایت VRAM به جای ۸ گیگابایت داشته باشد.
تغییر دیگر، تقسیم یک رابط حافظه ۳۲ بیتی GDDR7 به چهار کانال ۸ بیتی است که به تسهیل بازیابی قطعات بزرگتر داده کمک میکند. در حالی که GDDR5 یک پیشخوان ۸n و GDDR6 ۱۶n بود، GDDR7 یک معماری پیشخوان ۳۲n خواهد داشت. این روشی برای استخراج مقادیر بزرگتر داده از DRAM در حین عملکرد در فرکانسهای نسبتاً پایین است.
GDDR7 همچنین از ECC (کد تصحیح خطا) پشتیبانی میکند که به تراشهها اجازه میدهد حتی در صورت تغییر گاهبهگاه یک بیت، به عملکرد خود ادامه دهند. ECC میتواند این را تشخیص داده و قابلیت اطمینان را بهبود بخشد، که با افزایش سرعتها و تراکمها، یک عامل حیاتی محسوب میشود.
از GDDR2 تا GDDR7، روند تکاملی حافظههای گرافیکی را شاهد بودهایم. قابل ذکر است که “GDDR1” در واقع همان DDR SGRAM بود. با توجه به این روند، میتوان پیشبینی کرد که در آینده نزدیک، احتمالاً طی چهار تا هفت سال آینده، شاهد ظهور GDDR8 خواهیم بود. سؤال جالب این است که پس از GDDR9، که به نظر اجتنابناپذیر میرسد، چه اتفاقی خواهد افتاد؟ آیا صرفاً به GDDR10 خواهیم رسید یا شاید از نامگذاریهای جدیدی مانند QDR یا ODR (نرخ داده هشتگانه) استفاده خواهد شد؟
تاریخچه تکامل GDDR:
- GDDR2 (2003): حداکثر سرعت 1 GT/s، پهنای باند تا 4 گیگابایت بر ثانیه برای هر تراشه 32 بیتی.
- GDDR3 (2004): پهنای باند تا 8 گیگابایت بر ثانیه برای هر تراشه 32 بیتی.
- GDDR4 (2006-2007): استفاده محدود توسط AMD، حداکثر پهنای باند 9 گیگابایت بر ثانیه.
- GDDR5 (2009): جهش قابل توجه در پهنای باند، از 16 تا 32 گیگابایت بر ثانیه.
از زمان معرفی GDDR5، روند معرفی نسلهای جدید کندتر شده است. GDDR5 و GDDR6 هر کدام حدود شش سال دوام آوردهاند. انتظار میرود GDDR7 نیز عمر مشابهی داشته باشد و در کنار انواع HBM (حافظه با پهنای باند بالا)، که عمدتاً در مراکز داده و محصولات هوش مصنوعی استفاده میشود، به کار خود ادامه دهد.
GDDR7، با پهنای باند تا 160 گیگابایت بر ثانیه برای هر تراشه 32 بیتی، پیشرفت قابل توجهی است. با این حال، حتی این فناوری نیز در نهایت نیاز به جایگزینی خواهد داشت. مهندسان احتمالاً در حال حاضر در حال بررسی راههایی برای افزایش بیشتر پهنای باند در نسلهای آینده هستند.
در حال حاضر، انتظار برای اولین موج کارتهای گرافیک مجهز به GDDR7 بالاست. این فناوری جدید با ظرفیت حافظه بیشتر و پهنای باند بسیار بالاتر، امکان محاسبات GPU در سطوح بالاتری را فراهم خواهد کرد. اگر همه چیز طبق برنامه پیش برود، انتظار میرود این محصولات در پاییز امسال عرضه شوند.
