當你需要記憶體的速度比DRAM更快又兼具高頻寬記憶體(HBM)效能時,繪圖用雙倍資料傳輸率記憶體(Graphics Double Data Rate;GDDR)正成為最理想的選擇。

GDDR長久以來主要用於為高階PC提供顯卡,特別是針對電競玩家的電腦。近幾年來,GDDR技術開始為人工智慧(AI)、自動駕駛車和5G網路等講究速度與效能的新興應用提供所謂的「適居帶」(Goldilocks zone)功能。

IDC運算半導體研究副總裁Shane Rau表示,GDDR一直被視為下一個主流記憶體標準的先期產品,而今甚至都已經發展到第六代版本的GDDR6了,種種跡象都顯示該技術正較前幾代產品更進一步擴展。HBM至今仍然過於昂貴,「而GDDR6無論是在速度或成本方面都可作為主流記憶體的衍生產品......並開始填補不斷擴展中的解決方案範圍。」

近年來的另一項變化是,儘管繪圖仍然是推動GDDR進步的原動力,但隨著網路、AI和其他新興應用逐步導入GDDR,PC不再是推動其創新的主要驅動力了。Rau說:「我認為這有點像是記憶專業化的部份民主化。GDDR6正從其於繪圖領域的立基市場發展到更主流的市場,因為有越來越多的應用需要更快一點的速度以及合理的價格,而這並不是商用PC導向的DRAM所能提供的。」

記憶體緩衝是擴展資料中心和高性能運算容量的關鍵。HBM儘管成本較高,但仍然是高性能運算的首選,而當DRAM無法滿足需求時,GDDR6將取而代之
(來源:Rambus)

他說,AI就是一個很好的例子,有助於解釋GDDR6如何搭配GPU使用,以便在DRAM的速度不夠快或功耗太大時提供夠快速的記憶體來處理工作負載,即使其成本也稍高些。然而,Rau說,GDDR6的優勢取決於整體解決方案。「我們現在所處的市場環境中充斥著如此之多的晶片類型,包括許多可以使用記憶體的資料處理器,如CPU、GPU、FPGA和微控制器(MCU)等。市場目前正在尋找搭配這些處理器以及使用記憶體的加速器之最佳組合。」

搭配合適的介面和互連才是充份利用GDDR6等高性能記憶體的關鍵。Rambus IP核心產品行銷資深總監Frank Ferro回憶道,該公司成立之初是一個記憶體頻寬存在嚴重限制的產業週期,當時還存在著運算瓶頸。「如今我們似乎又回到了記憶體再次出現瓶頸之際。」

Ferro表示,早在2015年,HBM就是解決記憶體頻寬限制問題的有效解決方案之一,因為它提供了最高的頻寬以及最大功率,但它的製造成本也十分昂貴,而且也不屬於主流。從那時起,GDDR開始成為許多應用的可行替代方案。雖然HBM仍然是高性能運算以及部份AI訓練應用的首選,但GDDR正展現作為AI推論的理想選擇。「有些應用並不需要所有的儲存空間以及像AI訓練那樣的頻寬。」

同樣地,GDDR是自動駕駛應用的理想備選方案,因為這一類應用需要夠高頻寬和速度,才足以對車輛感測器辨識到的物件作出反應。Ferro說,GDDR6已經成為一種選擇,因為記憶體製造商的技術日益符合汽車和網路應用的要求(隨著基地台的發展,如今必須進行大量的同步運算,而不僅僅是移動數據)。

Ferro表示,Rambus的客戶在設計產品時,經常在成本、功率和頻寬等多種參數之間進行權衡。「他們正試圖找到最適合其產品的所有不同記憶體解決方案。有時候是他們尋找的四個參數中的三個,[或]五個參數中的四個。總之,他們都必須做出權衡。」

三星半導體(Samsung Semiconductor)記憶體部門資深行銷經理Tien Shiah表示,三星為具有特別密集工作負載的客戶提供了更昂貴的HBM選項,同時也看到了GDDR技術開始被更廣泛地使用。他說:「有些應用只需要最佳性能,從這個角度來看,他們肯定會著眼於以HBM解決問題。」雖然在二者之間並沒有明確的界限,但他說,有些高階應用,如AI訓練,客戶看重的是最快的訓練時間以及最準確的訓練模型,這就需要使用最高階的記憶體才能提供最高頻寬以實現目標。「在這些情況下,記憶體成本的差異較不會是考慮的重點,因為整個系統的價值非常高。」

JEDEC最近更新JESD235B規格,包括支援HBM1的傳統模式以及HBM2的新偽通道(Pseudo channel;PC)模式,這仍然是高性能運算的首選記憶體,但對於AI、網路和汽車等新興應用,成本仍然太高且製造過於複雜,從而為GDDR開啟了大門
(來源:JEDEC)

儘管在整個AI、汽車和網路都出現了新的用例,但主要還是繪圖和電競應用圍繞著GDDR推動創新。「隨著新一代hapi GDDR出現,我們正尋求更高的頻寬以及更高的功效。」Shiah說:「最新的顯卡總是關注於更佳性能,試著推進更多的每秒浮點運算性效能(teraflops)、更快的畫面更新率以及更高的解析度。所有這些功能都需要更快速的記憶體。特別是對於顯卡而言,功耗始終是值得關注的因素之一。」

Shiah說,這些新應用也並未對供應帶來壓力,因為傳統上,顯卡和電競一直是GDDR記憶體的主要市場,而且,AI推論以及一些較新的汽車顯示器和自動駕駛等應用也還只是興起中的應用。他們很可能在未來發展成為重要市場,但目前看來,繪圖和電競仍然是大量市場的主要推手。

IDC的Rau指出,一個曾經迅速飆升的GDDR市場是加密貨幣挖礦,而且它還曾經短暫地與電競玩家競爭供應,但這一市場領域已自去年急轉直下。從長遠來看,可能改變市場的還是新興應用 —— 從歷史上看,就像Nvidia和AMD等顯卡製造商幾乎創造了GDDR市場。「新應用可能改變其銷售模式。」

Shiah說,從技術發展藍圖來看,業界正從GDDR5大舉轉向GDDR6。相較於其前一代,GDDR6的速度基本上增加了一倍,達到每秒16Gb (16Gb/s)。「我們將每一封裝的頻寬增加了一倍,而且還推出了一款16Gb/s密度的裝置。因此,即使GDDR5出現在市場上的時間相對較短,我們仍將密度提高了一倍並加快倍其速度。」他並強調,「我們深信GDDR6將會擁有足夠的發展空間。」

編譯:Susan Hong

(參考原文:Emerging Applications Could Transform GDDR Market,by Gary Hilson)