9月1日st、2020 Nvidiaは、従来のラスタライズレンダリングだけでなく、レイトレーシングでも前例のないレベルのパフォーマンスを約束する、まったく新しいRTX3000シリーズのグラフィックスカードを発表しました。 RTX 3000シリーズのカードは、RX6000シリーズのAMDのトップ製品と競合する市場で最速のカードの一部になります。これらのカード内にあったAmpereベースのGPUは、それ自体で十分に高速でしたが、非常に優れたパフォーマンスは、実際には別の改善の結果でもありました。
GDDR6Xは、前例のないレベルの帯域幅と速度をもたらすことを約束します–画像：Micron Technology
そのパフォーマンスの大部分は、これらのカードに搭載されていたメモリからもたらされました。 RTX3000シリーズの上位2枚のカードであるRTX3080とRTX3090は、GDDR6Xとして知られる、これまでゲームグレードのグラフィックスカードで使用されていなかったまったく新しいメモリタイプを備えていました。この新しいタイプのメモリは、RTX2000シリーズおよびAMDRX6000シリーズカードに見られる標準のGDDR6と比較して2倍の帯域幅を約束しました。 GDDR6Xが特別な理由を見てみましょう。
VRAMは正確に何をしますか？
グラフィック処理に関する「重労働」のほとんどは、GPUとして知られているグラフィックカードのコアによって行われます。 GPUは、ゲームなどのグラフィカルタスクを処理するように設計および最適化された非常に強力なシリコンです。モニターに表示されるフレームをプッシュするために必要な処理のほとんどを処理します。しかし、大量のデータを処理し、フレームを十分に迅速に準備するために、GPUは何かを処理する必要があります。これがVRAMの出番です。
VRAMまたはビデオメモリは、GPUが直接アクセスできるようにグラフィックカード自体に保存される非常に高速なメモリ形式です。 VRAMは、ゲームに必要なアセットとテクスチャを保存して、GPUが必要なときにそれらを処理し、表示する必要のあるフレームを準備できるようにします。 VRAMがこれらのアセットやその他の重要なデータをGPUに十分な速度で配信できない場合、ユーザーは速度低下、スタッター、さらにはクラッシュを経験する可能性があります。一般に、1440pや4Kなどの高解像度のグラフィック設定を使用すると、これらの高品質のアセットを管理および保存するためにより多くのVRAMが必要になります。つまり、これらの解像度でこれらの設定で再生するには、より高い容量のVRAMが必要です。同時に、VRAMからGPUにデータを十分に速く移動するには、より高速なメモリが必要です。これは、GDDR6Xのようなメモリテクノロジーが役立つことが証明されている場所です。
GDDR6Xの背後にあるメカニズム
Micron Technology（GDDR6Xメモリを製造してNvidiaやその他のパートナーに提供している会社）は最近、GDDR6Xメモリの背後にあるメカニズムに関する詳細を発表しました。これにより、このテクノロジーが非常に高い帯域幅の数値をどのように達成できるかについて、より良いアイデアが得られます。
PAM4シグナリング
一度に1ビットずつデータを移動する「バス」と呼ばれる一般的なデータ経路とは異なり、GDDR6XはPAM4（4レベルパルス振幅変調）と呼ばれる手法を使用します。これは、4つの個別の電力レベルのうち1つを一度に送信できる方法です。これは、GDDR6Xが一度に2ビットを移動できることを意味し、帯域幅が劇的に増加します。 Micronには、業界初のGDDR5、GDDR5X、そして現在はGDDR6Xチップが大量生産されたため、このような興味深いイノベーションの歴史があります。マイクロンはGDDR5Xの唯一のメーカーであり、現在はGDDR6Xの独占メーカーです。マイクロンは、PAM4を使用したGDDR6Xの開発について次のように述べています。
「マイクロンでは、2006年以来、すでにメモリ内でPAM4を利用する方法を科学者に調査してもらいました」とマイクロンのグラフィックスセグメントのディレクターであるラルフエバートは述べています。 「私は開発者と科学者を区別するため、意図的に科学者と言いました。これらは、イノベーションの基礎を実際に行っている人たちでした。彼らは基本的にこのPAM4テクノロジーを採用し、それをDRAMでどのように使用できるかを理解しようとしました。科学者たちは、チップに署名したGDDR開発者と協力しなければなりませんでした」とEbert氏は述べています。 「彼らはまた、システムと大量生産の観点から課題を理解しているシステムおよび製品エンジニアと非常に緊密に協力しました。」
ただし、このエキサイティングな新技術には制限があります。 GDDR6のバースト長は16バイト（BL16）です。つまり、2つの16ビットチャネルのそれぞれが、操作ごとに32バイトを配信できます。 GDDR6Xのバースト長は8バイト（BL8）ですが、PAM4シグナリングのため、16ビットチャネルのそれぞれが操作ごとに32バイトも配信します。これは、GDDR6Xが同じクロック速度でGDDR6よりも高速ではないことを意味します。これは、GDDR6Xが各サイクルでGDDR6の2倍の信号を伝送するため、はるかに効率的であることも意味します。 Micronによると、GDDR6Xは、デバイスレベルでGDDR6よりも15％電力効率が高い（7.25 pj / bit対7.5pj / bit）。
PAM4シグナリングは、メモリテクノロジーの革新的な技術です–画像：Micron Technology
Nvidiaとの緊密なコラボレーション
より高い帯域幅とより高速な推進の背後にある大きな原動力は、GDDR6Xメモリの開発およびテスト段階でMicronと緊密に協力してきたNvidia自体です。 Nvidiaは、GDDR6Xメモリに関してMicronの唯一のローンチパートナーです。つまり、新しいメモリタイプはかなり長い間Nvidiaカード専用になります。 Nvidiaは、主力製品であるGeForceゲーミンググラフィックスカードに新しいメモリをすでにインストールしています。このようにして得られたRTX3090とRTX3080 帯域幅の飛躍的な飛躍 最終世代のGDDR6を超えています。
GDDR6Xメモリの完全な仕様–画像：Micron Technology
Nvidiaは、PAM4シグナリングを使用しているため、GDDR6X用の新しいメモリコントローラーとPHYも設計しました。その外観から、すべてがNvidia自体によって社内で設計されています。 GDDR6Xテクノロジーは、Nvidiaによってより多くのカード、特にTITANおよびQuadroシリーズにも登場するはずです。これらのカードは、GDDR6Xの帯域幅の拡大と大容量の組み合わせから大きな恩恵を受ける可能性があります。マイクロンはまた、NvidiaがGDDR6Xの独占的なパートナーではなく、より多くの企業が後で新しいメモリ標準を取得することも確認しています。これは、AMDのRadeonカードにも、将来さらに多くのカードが発売されたときに、ある種のGDDR6Xアプリケーションが搭載されることを期待できることを意味します。
PAM4とHBM2を搭載したGDDR6X
派手な新しいPAM4テクノロジーを搭載したGDDR6Xは、GDDR6よりも製造コストが高くなりますが、HBM2の製造コストにさえ近くありません。 HBMまたはHighBandwidth Memoryは、実際には数世代前のグラフィックカードメモリテクノロジの未来のように見えました。 AMDは、HBMを主流の市場に投入することを非常に強く求めており、HBMを搭載した一連の非常に圧倒的なGPUも発売しました。フューリーとベガのグラフィックカードラインは高帯域幅メモリを使用していましたが、残念ながら、GPUコアはNvidiaよりも優れているほど高速ではありませんでした。
派手なHBM2メモリは、Vegaアーキテクチャに基づくAMDの新しいハイエンドグラフィックスカードであるRadeon VIIに再び復活しましたが、現在は7nmプロセスで構築されています。 Vegaカード内のHBM2は製造に非常に費用がかかり、歩留まりが低く、供給が少なく、需要がさらに低くなりました。 Radeon VIIは、NvidiaのフラッグシップであるRTX 2080Tiに近づくことができず、発売から1年以内にEOLに直面しました。はるかに高速なNvidiaフラッグシップは、標準のGDDR6を使用しています。
AMD自体は、会社の階層が変更された後、HBMの取り組みから離れ、数人の高位のメンバーが職務から解放されました。新しいAMDRadeonは、HBMメモリへのこだわりから、RX5000やRX5000内にあるGDDR6メモリなどのはるかに現実的なメモリの選択肢にすばやく移行しました。 RX6000シリーズのGPU 。 HBM2の主な問題は、その製造です。 HBM2 KGSD（既知の良好なスタックダイ）を半導体ファブで組み立ててから、別のファブのクリーンルームのGPUの隣にあるインターポーザーに配置する必要があるため、このプロセスは非常に面倒で費用がかかります。これにより、GDDR6Xはスタッキングを必要とせず、工場ではんだ付けできるディスクリートチップとして出荷されるため、GDDR6やGDDR6Xよりもはるかに高価で手間がかかります。
GDDR6Xは、業界をリードする帯域幅レベルを提供します–画像：Micron Technology
ただし、ここで注意する必要がある注意点が1つあります。 GDDR6Xチップには、非常にクリーンで安定した信号が必要です。そのため、メモリチップに電力を供給するGA102 GPUのNvidiaメモリコントローラーは、別の電源レールに配置されています。これにより、チップが適切に機能するために必要なクリーンで安定した電力を確実に受け取ることができます。
未来のためのPAM4
PAM4シグナリングは、PCハードウェアのいくつかの領域でそのアプリケーションを見つけることができる、興味深く、本当にエキサイティングな新しいプロセスです。現在、グラフィックカードのGDDR6Xアプリケーションに限定されていますが、シグナリング技術は、将来、他のプロセスでさらに多くの用途に使用できる可能性があります。 Micronは、メモリの未来はPAM4技術であると信じています。
「つまり、GDDR6XはPAM4を導入した場所であり、それが前進していることは間違いありません」とMicronのグラフィックメモリディレクターは述べています。 「潜在的に、PAM4は他のメモリ規格で使用できます。このタイプのテクノロジーは、CPUやその他のプロセッサを搭載した企業で使用される可能性があります。」
PAM4信号規格のもう1つの興味深い将来のアプリケーションは、2021年に予定されているPCIe Gen 6.0です。これは、PAM4信号を使用して、より高い効率とより高いデータレートを抽出します。 PCIeの採用範囲は非常に広いため、CPUおよびASIC企業は、ある時点で最終的にPAM4およびPCIe6.0を採用する必要があります。多分いつかそれは非現実的な帯域幅と速度を提供するためにHBM2メモリでも使用されるでしょうが、それは私たちの側の単なる推測です。
GDDRXはどこで使用されますか？
将来を少し脇に置いても、GDDR6Xは今日でも多くの重要なアプリケーションで使用されています。重要なもののいくつかは次のとおりです。
- ゲーム： GDDR6Xメモリの最大かつ最も一般的な用途は、もちろんゲームです。 Micronは、新しいRTX3080およびRTX3090グラフィックスカードに統合するために、GDDR6XモジュールをNvidiaに提供しました。このメモリにより、メモリ帯域幅と速度の点で前例のない数値を達成できます。第1世代のGDDR6Xは、最大1TB / sのデータ転送速度を実現できます。これは、次世代ゲームの観点から非常に有益であることがわかります。
- HPC： GDDRXテクノロジーは、HPCまたはハイパフォーマンスコンピューティングで使用されます。高度なアプリケーションプログラムを確実に、効率的に、そして可能な限り高速に実行する高度に並列化された計算が特徴です。これらのコンピューティングソリューションは、科学者、研究者、エンジニア、および学術機関が複雑な問題を解決するために使用します。
- プロフェッショナルな仮想化： ヘルスケアや医療、プロのビデオ後処理、財務シミュレーション、天気予報、石油やガスなどの業界は、GDDR6Xメモリのパワーを使用してワークフローを合理化および最適化できる本当にハイエンドのワークステーションに依存しています。これらの高性能ワークステーションは、新しいGDDR6Xの主要なユースケースです。
- 人工知能： GDDRXメモリテクノロジーは、人工知能とディープラーニングなどのその派生物で使用されています。これらのワークロードはますます重要になり、普及してきており、GDDRXのような高速コンピューティングソリューションはこの点で間違いなく役立ちます。
GDDR6Xは、業界のさらに多くの分野でそのアプリケーションを見つけるでしょう–画像;マイクロンテクノロジー
最後の言葉
GDDR6Xは、MicronがNvidiaと緊密に協力して開発した新しいタイプのメモリです。このメモリは、PAM4シグナリングと呼ばれる新しいテクノロジーを使用しています。これは、実効データ転送速度が2倍になる非常に革新的なアーキテクチャプロセスです。シグナリング技術はまた、エネルギー使用量を削減し、したがってメモリをより効率的にします。
Nvidiaはメモリを新しいRTX3080およびRTX3090カードに実装しました。これは、GDDR6Xメモリのゲーム市場への最終的な展開の始まりにすぎません。メモリはHBM2よりも製造が簡単で安価であり、非常に有望な結果が得られるため、業界全体が遅かれ早かれこの標準を採用するようです。現在、GDDRXテクノロジーは、ゲーム、HPC、プロフェッショナル仮想化、AIなどの多くのセクターで使用されています。
