GDDR是图形双倍数据速率(Graphics Double Data Rate)的缩写,专为图形处理单元(GPU)设计的专用内存,旨在为现代图形渲染和计算所需的高数据传输需求提供高带宽支持。与用于通用系统任务和CPU的标准DDR(双倍数据速率)内存不同,GDDR针对游戏、3D 渲染和人工智能工作负载等需要并行处理和快速数据吞吐量的任务进行了优化。如今,GDDR已发展成为一种先进的内存解决方案,最新的GDDR7规范可提供每引脚高达48Gbps的速度和每个设备192GB/s的带宽。除游戏外,GDDR还成为AI加速器和需要高内存带宽的GPU的解决方案,以处理AI推理等高要求的工作负载。最新一代的GPU和AI系统现在依靠GDDR7来满足这些高级应用的性能需求。
| 代际 | 量产年 | 每引脚速率 (Gbps) | 单颗带宽 (32bit) | 核心/IO 电压 | 信令技术 | 单芯片通道结构 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| GDDR1 | 2001 | 1.6–2.0 | ~6.4–8 GB/s | 3.3 V | NRZ(SSTL) | 1×32bit(无多通道概念) |
| GDDR2 | 2003 | 2.0–4.0 | ~8–16 GB/s | 2.5 V | NRZ | 1×32bit |
| GDDR3 | 2004 | 1.0–4.0(后期) | ~4–16 GB/s | 1.8 V | NRZ | 1×32bit |
| GDDR4 | 2006 | 3.6–4.0 | ~14.4–16 GB/s | 1.8 V | NRZ(8n prefetch) | 1×32bit |
| GDDR5 | 2008 | 4.0–8.0 | 16–32 GB/s | 1.5 V(后期 1.35V) | NRZ(QDR, 8n) | 1×32bit(逻辑双通道 DQ 复用) |
| GDDR5X | 2016 | 10–14 | 40–56 GB/s | 1.35 V | NRZ(16n prefetch, QDR) | 1×32bit |
| GDDR6 | 2018 | 14–16(上限 24) | 56–64(上限 96)GB/s | 1.35 V(可 1.25V) | NRZ(QDR, 16n) | 2×16bit 独立通道 |
| GDDR6X | 2020 | 19–24 | 76–96 GB/s | 1.35 V | PAM4(非 JEDEC 标准,NVIDIA+Micron) | 2×16bit(同 GDDR6 物理) |
| GDDR7 | 2024(JEDEC JESD239) | 32(路线 48) | 128(上限 192)GB/s | 1.2 V(核心可低至 1.1V) | PAM3(3 电平,1.5 bit/symbol) | 4×8bit 独立通道 |
NRZ:1 符号 = 1 bit
PAM4(GDDR6X):1 符号 = 2 bit,但电平裕度小、SI 压力大
PAM3(GDDR7):2 个符号传 3 bit(平均 1.5 bit/符号),比 PAM4 电压裕度高 50%,比 NRZ 单周期效率高,是 JEDEC 选它而不是 PAM4 的原因
GDDR5 及更早:外部看就是 32bit 一条总线
GDDR6:把 32bit 拆成 2 个 16bit 独立通道,控制器可分别发命令,降低 bank conflict
GDDR7:进一步拆成 4 个 8bit 通道,prefetch 保持 256-bit/通道(整片 32n prefetch),内部并行度翻倍,配合 PAM3 把引脚速率顶到 32Gbps
3.3V(G1) → 2.5V(G2) → 1.8V(G3/G4) → 1.5V(G5) → 1.35V(G5X/G6/G6X) → 1.2V(G7),核心电压同步下探到 1.1V,单 bit 能效从 GDDR6 的 ~6.5 pJ/bit 降到 GDDR7 的 ~4.5 pJ/bit
以 32bit 颗粒算:
GDDR5 8Gbps → 32 GB/s
GDDR6 16Gbps → 64 GB/s
GDDR6X 21Gbps → 84 GB/s
GDDR7 32Gbps → 128 GB/s(384-bit 总线系统带宽 = 32×384/8 = 1.536 TB/s)
本文作者:ZeroEngineer
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