带宽也能翻倍!美光力推新GDDR5X显存

    AMD下一代GPU“Arctic Islands”（北极群岛）、NVIDIA新一代GPU“Pascal”都已经流片，他们不仅会使用先进的16/14nm FinFET工艺，高端型号还会搭配HBM 2显存，带宽可达1TB/s。不过HBM显存虽然在性能上大幅领先GDDR5显存，但HBM工艺复杂，需要3D芯片堆栈，导致成本比较高，并不适合中低端显卡。在这一点上，美光准备了GDDR5X显存，这是GDDR5显存的改良版，显存带宽也能翻倍，接近目前HBM显存的水平。

    此前就有传闻称NVIDIA明年除了会上HBM 2显存之外，中高端及以下的显卡则会使用GDDR5X显存，256bit位宽下带宽也能达到448GB/s，接近AMD的HBM显存512GB/s，性能足以秒杀当前512bit/384bit位宽的旗舰显卡了。

    实际上，这个GDDR5X显存还不是JEDEC官方的标准，所以资料不多，现在还只是美光在推，他们最近也公布了一些与GDDR5X相关的细节，我们来看下GDDR5X是如何在实现带宽翻倍的。

    GDDR5是显卡显存的主流标准，当初设定的最高频率是5Gbps，不过现在已经大量出现了7Gbps的产品了，SK Hynix去年底还宣布了8Gbps的GDDR5颗粒，美光自己在GDDR5显存上商业化比较晚，不过今年6月份他们已经开始商业化出货20nm工艺的GDDR5显存了。

    GDDR5显存是四倍速率，7Gbps显存实际运行频率是875MHz，要想继续提升带宽的话就得继续提升频率，但目前的GDDR5已经遇到了天花板，单纯提高频率的话不太可能，要面临成本、功耗、发热等多方面的困扰。

    既然不能提高频率就得想别的办法，美光的GDDR5X走的是LPDDR2到LPDDR3再到LPDDR4那样的成功路线——不提高显存实际运行频率，而是提高预取数据位宽，从8位提升到了16位，相当于不提高车速但提高了车道数量，这样等效数据频率也会大幅提升，初期的速度是10-12Gbps，未来还可以上到16Gbps。

    除了数据预取位宽变化之外，美光尽可能地保留原有的GDDR5协议，这样做的好处就是最大化兼容现有的GDDR5生态系统，美光表示AMD、NVIDIA的显存控制器不需要很大的改变就能支持GDDR5X显存。

    这样一来，GDDR5X的带宽相比目前的GDDR5也大大提升了，简单举个例子吧：NVIDIA的Maxwell 2.0架构显卡目前普遍使用的是7Gbps的GDDR5显存，GM204核心位宽是256bit，总带宽带宽224GB/s，如果用了12Gbps的GDDR5X显存，那么位宽就是384GB/s，如果GDDR5X实现了14Gbps的速度，那么带宽就是448GB/s，翻了一倍。如果能实现美光许诺的16Gps速度，那么带宽就是512GB/s，达到了目前HBM一代的水平。

    在高带宽、最大化兼容GDDR5标准之外，GDDR5X显存的功耗也降低了，因为它的电压从GDDR5标准的1.5V降低到了1.35V，虽然不如HBM显存的1.2V那么低，但已经是大大改善了，算起来功耗只有原来的81%。

    总的来说，以HBM为代表的3D堆栈内存技术是大势所趋，因为它不仅性能更好、功耗更低，还能大幅减少PCB空间，这会为显卡设计带来更多可能。不过新技术必须经历的一个问题就是过渡期间成本比较高，这也为GDDR5改良留下了空间。美光现在推的GDDR5X显存就是一个例子，在不需要大幅改变结构的情况下也能让未来的显卡带宽翻倍，同时降低功耗。

    不过GDDR5X的一切还要取决于厂商的选择，美光预计会在2016年开始出货GDDR5X显存，现在就得看AMD、NVIDIA能否接受这种方案了。■