GDDR5 SDRAM

GDDR5 SDRAM

Graphics Double Data Rate 5 Synchronous Dynamic Random-Access Memory
GDDR5 kiibid Nvidia GeForce GTX 980 Ti graafikakaardil

Graphics Double Data Rate 5 Synchronous Dynamic Random-Access Memory (GDDR5 SDRAM) on suure ribalaiusega ("double data rate") liidesega SGRAM-tüüp, mis on mõeldud kasutamiseks graafikakaartides, mängukonsoolides ja suure jõudlusega arvutites. See on teatud tüüpi GDDR SDRAM (graafiline DDR SDRAM).

GDDR5 nagu selle eelkäija GDDR4 põhineb DDR3 SDRAM mälul, millel on kaks korda rohkem andme siine kui DDR2 SDRAM-il. GDDR5 kasutab 8-biti laiust prefetch buffer-it nagu GDDR4 ja DDR3 SDRAM. GDDR5 SGRAM vastab standarditele, mis on GDDR5 spetsifikatsioonis sätestatud JEDEC poolt. SGRAM on ühepordiline, kuid see võib avada korraga kaks mälulehte, mis simuleerivad teiste VRAM-tehnoloogiate kahepordi olemust. See kasutab 8N-prefetch arhitektuuri ja DDR liidest suure jõudlusega töö saavutamiseks ja saab seadistada töötama ×32 või ×16 režiimis, mis tuvastatakse seadme käivitamise ajal. GDDR5-e liides saadab kaks 32-bit-i laiust andme sõna iga kirjutus tsükkel I/O-sse. Vastavalt 8N-prefetch-ile koosneb üks kirjutus või lugemis juurdepääs 256-biti laiusest kahest CK kella tsükkli andmete ülekandest sisemälus ja kaheksast 32-bit-i laiusest 1.5 WCK kella tsükkli andmevahetusest I/O-s.

GDDR5 töötab kahe erineva kellatüübiga. Diferentsiaalne käsukell (CK) aadressi ja käsu sisendite viitena ning edastatud diferentsiaalse kirjutamise kell (WCK) andmete lugemise ja kirjutamise viitena, mis töötab kahekordsel CK sagedusel. Täpsemalt öeldes kasutab GDDR5 SGRAM kokku kolme kella: kahte kirjutamiskella, mis on seotud kahe baidiga (WCK01 ja WCK23) ja ühte käsukella (CK). Võttes näiteks GDDR5, mille andmeside kiirus pin-i kohta on 5 Gbit/s, töötab CK 1,25 GHz ja mõlemad WCK kellad sagedusega 2,5 GHz. CK ja WCK on initsialiseerimise ja koolituse ajal faasijooned. See paigutus võimaldab lugemis- ja kirjutusjuurdepääsu minimaalse latentsusega.

Ühel 32-bitisel GDDR5 kiibil on umbes 67 signaali pin-i ja ülejäänud on toite ja maanduse jaoks 170 BGA komplektis. ^[1]

GDDR5 avalikustati Samsung Electronics-i poolt esimest korda 2007 aasta juulis. Nad teatasid, et hakkavad GDDR5 kiipe masstootma alates 2008. aasta jaanuarist.^[2]

Hynix Semiconductor tutvustas 2007. aastal esimest 60 nm klassi "1 Gb" (1024³-bitine) GDDR5-mälu. See toetas ribalaiust 20 GB/s 32-bitises siinis, mis võimaldas mälukonfiguratsioone 1 GB kiirusel 160 GB/s ainult 8 vooluringiga 256-bitises siinis. Järgmisel aastal, tegi Hynix parema 50 nm klassi "1 Gb" GDDR5 mälu.

2007. aasta novembris demonstreeris Qimonda, GDDR5 valimeid ning avaldas dokumendi GDDR5 taga olevate tehnoloogiate kohta.^[3] Alates 10. maist 2008 teatas Qimonda 512 Mb GDDR5 komponentide tootmisest, mille võimsus on 3,6 Gbit/s (900 MHz), 4,0 Gbit/s (1 GHz) ja 4,5 Gbit/s (1,125 GHz).^[4]

20. novembril 2009 teatas Elpida Memory ettevõtte Müncheni disainikeskuse avamisest, mis vastutab graafika DRAM-ide (GDDR) disaini ja inseneritööde eest. Elpida sai Qimonda AG-lt GDDR-i disainivarad 2009. aasta augustis pärast Qimonda pankrotti. Disainikeskuses töötab umbes 50 töötajat ja see on varustatud kiirmälu testimisseadmetega, mida kasutatakse graafikamälu kujundamisel, arendamisel ja hindamisel.^[5] 31. juulil 2013 sai Elpida Micron Technology tütarettevõtteks ja praeguste avalike LinkedIni professionaalsete profiilide põhjal jätkab Micron Müncheni graafilise disaini keskuse opereerimist.^[6][7]

Hynixi 40 nm klassi "2 Gb" (2 × 1024 bitti) GDDR5 ilmus 2010. aastal. See töötab efektiivse taktsagedusega 7 GHz ja töötleb kuni 28 GB/s.^[8] "2 Gb" suurused GDDR5 mälukiibid võimaldavad graafikakaarte, mille plaadil on vähemalt 2 GB mälu ja mille ribalaius on maksimaalselt 224 GB/s. 25. juunil 2008 sai AMD esimeseks ettevõtteks, mis turustas GDDR5-mälu kasutavate tooteid koos oma videokaardiseeriaga Radeon HD 4870, mis hõlmas Qimonda 512 Mb suuruseid mälumooduleid kiirusega 3,6 Gbit/s.^[9][10]

2010. aasta juunis teatas Elpida Memory ettevõtte 2 Gb GDDR5 mälulahendusest, mis töötati välja ettevõtte Müncheni disainikeskuses. Uus kiip töötab efektiivse taktsagedusega kuni 7 GHz ja seda kasutatakse graafikakaartides ja muudes suure ribalaiusega mälurakendustes.^[11]

"4 Gb" (4 × 1024³-bitised) GDDR5 komponendid said kättesaadavaks 2013. aasta kolmandas kvartalis. Esialgu Hynixi välja antud ning Micron Technology oma versiooniga välja 2014. aastal. 20. veebruaril 2013 teatati, et PlayStation 4 kasutab kuusteist 4 Gb GDDR5 mälukiipi ehk kokku 8 GB GDDR5 @ 176 Gbit/s (CK 1,375 GHz ja WCK 2,75 GHz) kombineeritud süsteemina ja graafilise RAM-iga, et seda kasutada oma AMD-toega Süsteemikiibil, mis sisaldab 8 Jaguari südamikku, 1152 GCN varjundprotsessorit (shader processor) ja AMD TrueAudio.^[12] Playstationi lahti võtmine kinnitas hiljem 4 Gb-l põhineva GDDR5-mälu rakendamist PlayStation 4-s.^[13][14]

2014. aasta veebruaris lisas Micron Technology Elpida omandamise tulemusena ettevõtte graafikamälulahenduste portfelli 2 Gb ja 4 Gb GDDR5 tooteid.^[15]

Alates 15. jaanuarist 2015 teatas Samsung pressiteates, et on alustanud 20 nm valmistamisprotsessil põhinevate "8 Gb" (8 × 1024³ bitti) GDDR5 mälukiipide masstootmist. Kõrgema eraldusvõimega kuvarite (näiteks 4K) nõudluse rahuldamiseks on vaja suurema tihedusega kiipe graafiliselt intensiivse arvutuste ja suuremate kaadripuhvritega, nimelt arvutimängude ja muude 3D-renderduse jaoks. Uute kõrge tihedusega moodulite suurenenud ribalaius võrdub 8 Gbit/s pin-i kohta × 170 pin-i BGA paketil x 32-bitise sisend-/väljundtsükli kohta või 256 Gbit/s tegeliku ribalaiusega kiibi kohta.^[16]

6. jaanuaril 2015 teatas Micron Technology president Mark Adams edukast 8 Gb GDDR5 proovide võtmisest ettevõtte 2015. aasta 1. kvartali eelarve tulude kõnes.^[17][18] Seejärel teatas ettevõte 25. jaanuaril 2015, et on alustanud GDDR5 20 nm protsessitehnoloogia kiipe turustama.^[19][20][21]

2016 jaanuaris, JEDEC avaldas uue GDDR5X SGRAM standardi.^[22] GDDR5X välja töötamisel oli eesmärgiks andmeedastus kiirused 10 kuni 14 Gbit/s pin-i kohta, kaks korda rohkem kui GDDR5-l.^[23] Põhimõtteliselt antakse mälukontrollerile valik, kas kasutada kahekordse andmeedastuskiirusega režiimi, mille prefetch on 8n, või neljarattalist andmeedastuskiiruse režiimi, mille prefetch on 16n.^[24] GDDR5-l on ainult kahekordse andmeedastuskiirusega 8n prefetch.^[25] GDDR5X SGRAM-il on 190 pin-i kiibi kohta (190 BGA).^[24] Võrdluseks, tavalisel GDDR5-l on 170 kiipi kiibi kohta (170 BGA), seega trükkplaadid on erinevad.^[25]

Micron Technology alustas GDDR5X kiipide testimist 2016 märtsis^[26] ja alustas masstootmist 2016 aasta mais.^[27]

Nvidia teatas ametlikult esimesest graafikakaardist, mis kasutab GDDR5X-i, see oli Pascali arhitektuuril põhinev GeForce 1080.^[28]

• Bitikiirus