GDDR5-SDRAM - GDDR5 SDRAM
| RAM- Typ | |
 GDDR5-Chips auf einer Nvidia GeForce GTX 980 Ti
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| Entwickler | JEDEC |
|---|---|
| Typ | Synchroner dynamischer Direktzugriffsspeicher |
| Generation | 5. Generation |
| Vorgänger | GDDR4-SDRAM |
| Nachfolger | GDDR6-SDRAM |
Graphics Double Data Rate 5 Synchronous Dynamic Random-Access Memory ( GDDR5 SDRAM ) ist eine Art synchroner Grafik-Random-Access-Memory (SGRAM) mit einer hohen Bandbreite (" Double Data Rate ")-Schnittstelle, die für den Einsatz in Grafikkarten , Spielekonsolen , und Hochleistungsrechner . Es ist eine Art GDDR-SDRAM (Grafik- DDR-SDRAM ).
Überblick
Wie sein Vorgänger GDDR4 basiert GDDR5 auf DDR3-SDRAM- Speicher, der im Vergleich zu DDR2-SDRAM über doppelt so viele Datenleitungen verfügt . GDDR5 verwendet auch 8-Bit breite Prefetch-Puffer ähnlich wie GDDR4 und DDR3 SDRAM .
GDDR5 SGRAM entspricht den Standards, die in der GDDR5-Spezifikation von der JEDEC festgelegt wurden . SGRAM ist Single-Port. Es kann jedoch zwei Speicherseiten gleichzeitig öffnen, was die Dual-Port-Natur anderer VRAM-Technologien simuliert. Es verwendet eine 8N- Prefetch- Architektur und eine DDR- Schnittstelle, um einen Hochleistungsbetrieb zu erreichen, und kann für den Betrieb im ×32-Modus oder im ×16-Modus (Clamshell) konfiguriert werden, der während der Geräteinitialisierung erkannt wird. Die GDDR5-Schnittstelle überträgt zwei 32 Bit breite Datenwörter pro Schreibtaktzyklus (WCK) zu/von den I/O-Pins. Entsprechend dem 8N-Prefetch besteht ein einzelner Schreib- oder Lesezugriff aus einer 256 Bit breiten Datenübertragung mit zwei CK-Taktzyklen am internen Speicherkern und acht entsprechenden 32 Bit breiten Datenübertragungen mit einem halben WCK-Takt an der I/ O-Pins.
GDDR5 arbeitet mit zwei verschiedenen Taktarten. Ein differentieller Befehlstakt (CK) als Referenz für Adress- und Befehlseingaben und ein weitergeleiteter differentieller Schreibtakt (WCK) als Referenz für Datenlese- und -schreibvorgänge, der mit der doppelten CK-Frequenz läuft. Genauer gesagt verwendet der GDDR5-SGRAM insgesamt drei Takte: zwei Schreibtakte, die zwei Bytes zugeordnet sind (WCK01 und WCK23) und einen einzigen Befehlstakt (CK). Am Beispiel eines GDDR5 mit 5 Gbit /s Datenrate pro Pin läuft der CK mit 1,25 GHz und beide WCK-Takte mit 2,5 GHz. Die CK und WCKs werden während der Initialisierungs- und Trainingssequenz phasenausgerichtet. Diese Ausrichtung ermöglicht Lese- und Schreibzugriffe mit minimaler Latenz.
Ein einzelner 32-Bit-GDDR5-Chip hat etwa 67 Signalpins und der Rest ist Strom und Masse im 170- BGA- Gehäuse.
Kommerzialisierung von DDR5
GDDR5 wurde im Juli 2007 von Samsung Electronics vorgestellt . Sie kündigten an, GDDR5 ab Januar 2008 in Massenproduktion zu produzieren.
Hynix Semiconductor hat 2007 den branchenweit ersten 60-nm-Klasse "1 Gb" (1024 3 Bit) GDDR5-Speicher vorgestellt. Er unterstützt eine Bandbreite von 20 GB/s auf einem 32-Bit-Bus, was Speicherkonfigurationen von 1 GB bei 160 GB/ s mit nur 8 Schaltungen auf einem 256-Bit-Bus. Im folgenden Jahr, 2008, übertraf Hynix diese Technologie mit seinem 50-nm-Klasse "1 Gb" GDDR5-Speicher.
Im November 2007 demonstrierte und testete Qimonda , ein Spin-off von Infineon , GDDR5 und veröffentlichte ein Papier über die Technologien hinter GDDR5. Am 10. Mai 2008 kündigte Qimonda die Serienproduktion von 512 Mb GDDR5-Komponenten mit 3,6 Gbit/s (900 MHz ), 4,0 Gbit/s (1 GHz) und 4,5 Gbit/s (1,125 GHz) an.
Am 20. November 2009 gab Elpida Memory die Eröffnung des Münchner Design Centers des Unternehmens bekannt, das für das Design und die Entwicklung von Graphics DRAM ( GDDR ) verantwortlich ist. Elpida erhielt GDDR Design Vermögen von Qimonda AG im August 2009 nach Qimonda-Pleite. Das Designzentrum hat ca. 50 Mitarbeiter und ist mit Hochgeschwindigkeits-Speichertestgeräten für den Einsatz bei Design, Entwicklung und Evaluierung von Grafikspeichern ausgestattet. Am 31. Juli 2013 wurde Elpida eine hundertprozentige Tochtergesellschaft von Micron Technology und basierend auf aktuellen öffentlichen LinkedIn- Berufsprofilen betreibt Micron weiterhin das Graphics Design Center in München.
Hynix 40 nm Klasse "2 Gb" (2 × 1024 3 Bit) GDDR5 wurde 2010 veröffentlicht. Es arbeitet mit 7 GHz effektiver Taktrate und verarbeitet bis zu 28 GB/s. "2 Gb" GDDR5-Speicherchips ermöglichen Grafikkarten mit 2 GB oder mehr Onboard-Speicher mit 224 GB/s oder höherer Spitzenbandbreite. Am 25. Juni 2008 war AMD das erste Unternehmen, das mit seiner Radeon HD 4870 -Grafikkartenserie Produkte mit GDDR5-Speicher auslieferte , die die 512 Mb-Speichermodule von Qimonda mit einer Bandbreite von 3,6 Gbit/s enthielten.
Im Juni 2010 kündigte Elpida Memory die 2 Gb GDDR5 Speicherlösung des Unternehmens an, die im Münchner Design Center des Unternehmens entwickelt wurde. Der neue Chip kann mit bis zu 7 GHz effektiver Taktfrequenz arbeiten und wird in Grafikkarten und anderen Speicheranwendungen mit hoher Bandbreite verwendet.
"4 Gb" (4 × 1024 3 Bit) GDDR5-Komponenten wurden im dritten Quartal 2013 verfügbar. Ursprünglich von Hynix veröffentlicht, folgte Micron Technology schnell mit ihrer Implementierung im Jahr 2014. Am 20. Februar 2013 wurde bekannt gegeben, dass die PlayStation 4 würde sechzehn 4 Gb GDDR5-Speicherchips für insgesamt 8 GB GDDR5 @ 176 Gbit/s (CK 1,375 GHz und WCK 2,75 GHz) als kombinierten System- und Grafik-RAM für die Verwendung mit seinem AMD- basierten System auf einem Chip verwenden, der aus 8 Jaguar-Kerne , 1152 GCN- Shader-Prozessoren und AMD TrueAudio . Produkt-Teardowns bestätigten später die Implementierung von 4- GB- basiertem GDDR5-Speicher in der PlayStation 4 .
Im Februar 2014 hat Micron Technology als Ergebnis der Übernahme von Elpida 2 Gb und 4 Gb GDDR5-Produkte in das Portfolio der Grafikspeicherlösungen des Unternehmens aufgenommen .
Am 15. Januar 2015 gab Samsung in einer Pressemitteilung bekannt, dass es mit der Massenproduktion von „8 Gb “ (8 × 1024 3 Bit) GDDR5-Speicherchips auf Basis eines 20-nm- Fertigungsprozesses begonnen hat . Um der Nachfrage nach Displays mit höherer Auflösung (wie 4K ) gerecht zu werden, die immer mehr zum Mainstream werden, werden Chips mit höherer Dichte benötigt, um größere Bildpuffer für grafisch intensive Berechnungen zu ermöglichen, nämlich PC-Spiele und andere 3D-Renderings . Die erhöhte Bandbreite der neuen High-Density-Module entspricht 8 Gbit/s pro Pin × 170 Pins auf dem BGA-Gehäuse x 32 Bit pro I/O-Zyklus oder 256 Gbit/s effektive Bandbreite pro Chip.
Am 6. Januar 2015 gab Mark Adams, Präsident von Micron Technology , die erfolgreiche Bemusterung von 8 Gb GDDR5 im Rahmen der Telefonkonferenz zu den Ergebnissen des Geschäftsjahres Q1-2015 bekannt. Das Unternehmen gab dann am 25. Januar 2015 bekannt, dass es mit der kommerziellen Lieferung von GDDR5 unter Verwendung einer 20-nm-Prozesstechnologie begonnen hat. Die offizielle Ankündigung von Microns 8 Gb GDDR5 erschien am 1. September 2015 in Form eines Blog-Posts von Kristopher Kido auf der Website des Unternehmens.
GDDR5X
Im Januar 2016 standardisierte JEDEC GDDR5X SGRAM. GDDR5X zielt auf eine Übertragungsrate von 10 bis 14 Gbit/s pro Pin ab, das Doppelte von GDDR5. Im Wesentlichen bietet es dem Speichercontroller die Möglichkeit, entweder einen Modus mit doppelter Datenrate mit einem Vorabruf von 8n oder einen Modus mit vier Datenraten mit einem Vorabruf von 16n zu verwenden. GDDR5 hat nur einen Modus mit doppelter Datenrate, der einen 8n-Prefetch hat. GDDR5X verwendet ebenfalls 190 Pins pro Chip (190 BGA ). Zum Vergleich: Standard-GDDR5 hat 170 Pins pro Chip; (170 BGA ). Es erfordert daher eine modifizierte Leiterplatte .
GDDR5X-Vermarktung
Micron Technology begann im März 2016 mit der Bemusterung von GDDR5X-Chips und begann im Mai 2016 mit der Massenproduktion.
Nvidia kündigte offiziell die erste Grafikkarte mit GDDR5X an, die Pascal- basierte GeForce GTX 1080 am 6. Mai 2016. Später die zweite Grafikkarte mit GDDR5X, die Nvidia Titan X am 21. Juli 2016, die GeForce GTX 1080 Ti am Februar 28, 2017 und Nvidia Titan Xp am 6. April 2017.