争夺GDDR 7

存储器是人工智能的驱动力。HBM战争仍在加剧，另一方面，美光GDDR 7的送样，GDDR 7对决正在悄然拉响。

GDDR是Graphics Double Data Rate缩写，全称是双重图像倍数据速度。这是一种专门为图形控制部件设计的（GPU）同步双数据速率动态存取存储器设计（SDRAM）。一九九八年，三星电子推出了首款16。 Mb GDDR内存芯片。从那以后，GPU和CPU在内存道路上分道扬镳。起初，显卡内存适合CPU内存，主要使用DDR内存。但由于图像处理需求逐年增加，显卡逐渐转向图形处理器的选择。（GPU）GDDR的设计。由于GDDR具有较好的数据传输速率和带宽，因此在推动GPU发展方面发挥着重要作用。

01 GDDR技术的发展历程

经过20多年的发展，GDDR家族已迭代至第七代，GDDR家族主要有GDDR家族。、GDDR2、GDDR3、GDDR4、GDDR5 和 最新推出的GDDR6和GDDR6 七。在这里，我们先来看看前六代的技术表现。

虽然GDDR是专门为GPU设计的，但最初的一、二代GDDR和GDDR 与DDR相比，2并没有太大的提升，所以GPU制造商也没有得到大规模的选择。所以GDDR的正式认可和迭代可以说是从GDDR3开始的。

Nvidia和AMD等重要GPU制造商的参与，使得GDDR标准得到了极大的提高，得益于工艺技术的不断发展，GDDR3内存的数据传输速度从最初的1GHz逐渐上升到2.5。GHz，在近五年的生命周期中，完成了大幅度的改进，为现代图像处理和运算提供了强大的支持。

在GDDR3的基础上，GDDR4进一步提高了数据传输速度和能效。虽然GDDR4在技术上取得了进步，但是因为当时NVIDIA和ATI之间的GDDRR4 4标准意见不一致，竞争激烈。NVIDIA没有使用GDDRR。 这样一来，其市场份额相对有限，成本较高，GDDR4很快就被历史遗忘了。

在2008年之后，GDDR5大大提高了带宽和速度，成为高性能显卡的必需品。GDDR5具有较好的时钟频率和数据传输速率，在各种图像处理和运算任务中得到了广泛的应用。在GDDR5之后，NVIDIA还和美光推出了GDDR5X半代产品，用于NVIDIA高端显卡。

而且GDDR6在数据传输速率和能效方面进一步提高，成为现代高端GPU的主流选择。PAM444引进了GDDR6X（Pulse Amplitude Modulation 四是信号技术，显著提高了数据传输速度。在其Ampere架构中，Nvidia，例如GeForce RTX 3080和RTX 首次采用GDDR6X内存的3090。

由此可见，从最初的GDDR到最新的GDDR6，GDDR内存经历了许多技术迭代和性能提升。每一代GDDR内存都在不断优化数据传输速率、带宽和能效，满足了GPU和图像处理日益增长的需要。现在，它已经成为人工智能和大数据应用领域最受欢迎的内存芯片之一。

02 拉响GDDR7对抗

现在，三星、美光和SK海力士已经开始提供GDDR7内存样品，GDDR 7对决即将拉开帷幕。

三星和SK海力士领头阵阵

在今年3月NVIDIA的GTC会议上，三星和SK海力士都公布了各个GDDR7的相关指标。两家公司都展示了16Gb(2GB)密度的商品，24Gb(3GB)的更高版本没有出现在这波浪潮中。

根据三星的披露，三星GDDR7芯片只有1.1。 DRAMV的电压下实现32 Gbps的速度，在JEDECGDDR7规范中，这超过了1.2。 V，这种性能是通过首次应用PAM3信号来实现的。再加上三星独特的其它电池管理创新，能源效率提高20%，待机功耗降低。 50%，从而降低整体功耗。三星在封装基板上还是有一些创新的，采用了一种高传热、低热阻的环氧模塑料。 (EMC) 进行 GDDR7 包装，以确保有源元件(IC本身)不会过热， GDDR6 芯片相比，减少70%的热阻。这类芯片选择512M 选择266针FBGA的x32组合 封装。

而且SK海力士表示，它将提供40%的速率。 GDDR7芯片Gbps。最新的GDDR7产品提供的最大带宽与前身GDDR6相比达到160GB/s，上一代商品(GDDR6位80GB/s）功耗效率提高了40%，内存密度提高了1.5倍，促进了视觉效果的进一步提高。单一的四通道方式，提高了内存并行计算能力，每一通道支持32字节数据访问。GDDR7除四通道方式外，还支持双通道方式，提供适应不同应用需求和系统架构的灵活配置选项。

GDDR7SK海力士技术指标(来源：SK海力士)

SK海力士GDDR7的尺寸与GDDR6相同，大小为12毫米。 x 14mm，这意味着GDDR7可以在不重新设计线路板的情况下，直接更换现有的GDDR6模块。此外，GDDR7内存还配备了PCB(印刷电路板)设计的专用内存实现方案，以最大限度地提高其性能和质量。

(来源：SK海力士)

海力士16Gb GDDR7 芯片基本准备好了，今年晚些时候会批量出货。三星的样品也在生产过程中。

虽然尚不清楚谁将成为三星和SK海力士GDDR7内存的第一批客户，但考虑到两家公司都在NVIDIA。 在GTC2024上展示，NVIDIA也是其中之一。

迟来的美丽光芒

2024年6月4日，美光宣布将开始为下一代GPU提供GDDR7内存样品，其速度为28GB/s和32Gb/s。新一代GDDR7选择了美光科技的1β (1-beta) DRAM 技术制造，大大提高了能效和性能。

在宣布这一消息时，美光公布了一些有吸引力的数字。该公司表示，32Gb/s 提供GDDR7与GDDR6相比，内存带宽高60%，总线384位可达1.5位TB/s内存带宽。与上一代产品相比，这是一个显著的飞跃，前一代产品在RTX。 4090等 384位内存总线在GPU上最高可达1TB/s。与此同时，工作电压降至1.2V，上一代是1.35V，美光说，GDDR7的效率高于GDDR6 提升了50%，实现节能的方法主要包括分割电压平面、部分设备运行和休眠模式。选择更薄的FBGA封装高度(1.1毫米对比1.2。mm）高热导EMC封装，提供65%更好的热阻，为台式机和笔记本电脑提供更好的热管理。

与GDDR7相比，美光GDDR6的特点

在游戏中，美光GDDR7的这些特性得到了改进，生成AI、高性能计算（HPC）这一领域前景广阔。这意味着GDDR7可能与HBM竞争。例如，在游戏领域，GDDR7预计每秒帧数。（FPS）在生成式AI应用中，GDDR7提供了超过1.5的1.5，特别是在光线跟踪和光栅化的工作负荷下，可以提高30%以上； TB高系统带宽/s，预计从生成式AI文本到图像生成的响应时间将减少20%。；对HPC而言，GDDR7估计可减少处理时间，无缝多任务处理，实现复杂的工作负荷(如动画、3D设计、科学模拟和金融建模)。

根据美光的通知，其GDDR7内存将于2024年下半年直接在美光销售，并通过精选的全球渠道经销商和经销商销售。NVIDIA使用美光的内存是肯定的，因为美光之前是专门给的。 Nvidia 制造GDDR6x，但美光GDDR7的通知中也提到了AMD，所以AMD也有可能加入这个团队。

03 GDDR 7最大的技术变化

JEDEC于2024年3月发布GDDR7 记忆标准规范。JEDEC 是微电子产业标准制定领域的全球领导者。如图所示，GDDR7的每个引脚带宽最高可达48 Gbps，244X远远高于GDDR6和GDDR6X Gbps。GDDR7的总带宽在256位总线总宽下达到1024 GB/sec，7688显著高于GDDR6和GDDR6X GB/sec。GDDR7的工作电压为1.2 V，1.35，GDDR6和GDDR6X。 V更低。就信号技术而言， 采用PAM-3信号技术，GDDR6X采用PAM-4，GDDR6采用传统的NRZ信号技术。GDDR7的最大密度为64 Gb，它是GDDR6和GDDR6X的两倍。选择2666GDDR7 在GDDR6和GDDR6X之间，FBGA封装180 FBGA。

与前几代相比，图表显示了GDDR7在带宽、功耗和封装方面的显著改善。来源：anandtech

GDDR7最大的技术变化在于内存总线从2位不归零。 (NRZ) 代码转换为3位脉冲(-1、0、 1）幅度调制 (PAM3) 编码。PAM3使得GDDR7能够在2个周期内传输3位数据，仅这一变化就提高了50%的数据传输效率。随着PAM3信号的变化，内存行业有了扩展的新途径。 GDDR 该设备的性能可以促进图形和各种高性能应用的稳定发展。

NRZ和PAM代码之间的差异可以在图片中直观地看到。来源：三星

以前使用非归零的GDDR标准（NRZ）通过两个信号电平，技术将编码为1或0的数据传输。这一方法在几代GDDR中得到了充分的应用，但是随着时钟速度和系统复杂度的提高，它已经成为一个很大的瓶颈。为解决这一挑战，美光和英伟达推出了创新GDDR6X技术，采用多级信号技术。GDDR6X是唯一一家提供GDDR6X的企业，GDDR6X采用PAM4信号技术，提供了行业领先的>1.1。 TB/s带宽。

在GDDR6X方面，美光的成功和经验为下一代使用类似信号的GDDR奠定了基础。虽然PAM3每个周期传输的比特数量都低于GDDR6X上的PAM4，但是PAM3提供了50%的更高电压裕度，而且编码复杂度更低，这减少了对内存总线更高频率的需求，减少了信号损失。

值得注意的是，GDDR7可以在PAM-3和NRZ之间切换，这取决于它所承受的负荷。如果需要极高的性能，就会被激活。 PAM-3，但是对于节能降耗非常重要的情况(例如非游戏、桌面使用)，将会启用。 NRZ 为了保持良好的散热性能。

另外，一项巨大的技术变革是，GDDR 7内存有4个独立通道，可以增加各种工作负荷的数据流，所以延迟相对较低。

GDDR 通道结构(来源：anandtech）

04 写在最后

三星、SK海力士、美光三大存储巨头都推出了自己的GDDR7内存产品，并展开了激烈的竞争。需要时间来验证谁能在这场技术竞赛中脱颖而出。然而，这场比赛不仅关系到市场份额的竞争，也关系到谁能在性能、能效和创新应用上取得突破，推动下一代图形内存技术的发展。

GDDR7显卡什么时候出现？考虑到 AMD 和 Nvidia 每两年新发布一次 GPU 结构节奏，NVIDIA 和 AMD 预计将在 2024 第一款选择于年底推出 GDDR7 的独立 GPU。消费级Blackwell架构产品和AMDRDNA是最有可能的。 四。咱们拭目以待吧。

本文来自微信公众号“半导体行业观察”（ID:icbank），作者：杜芹DQ，36氪经授权发布。

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