什么是GDDR7内存——有关即将推出的图形VRAM技术

什么是 GDDR7内存？它是用于 GPU 的下一代图形内存，例如即将推出的 Nvidia Blackwell RTX 50 系列。它将在未来几年内用于各种产品，为现有的 GDDR6 和 GDDR6X 解决方案提供代际升级，从而提高游戏和其他类型的工作负载的性能。但这个名字下面还有很多事情要做。

自从第二代GDDR内存（用于“图形双倍数据速率”）推出以来，这种模式就非常清晰。GDDR（前身为 DDR SGRAM）早在 1998 年就问世了，每隔几年就会有新的迭代到来，拥有更高的速度和带宽。

当前一代 GDDR6 于 2018 年问世，首次用于 Nvidia RTX 20 系列和 AMD RX 5000 系列 GPU，从 14 GT/s（每秒千兆传输速度）开始，最终达到 20 GT/秒。还有 GDDR6X 内存，仅供 Nvidia 在更高级别的 RTX 30 和 40 系列 GPU 上使用，初始速度为 19 GT/s，最终达到 23 GT/s——至少在出货产品中是这样。

自三星于 2022 年首次讨论该技术以来，GDDDR7 已经出现了好几年，最终的 JEDEC 规格于 2024 年 3 月 5 日发布。所有主要的内存制造商——美光、三星和SK海力士——都已经承诺支持该标准，芯片现在应该可以大规模生产。我们预计今年秋天将看到第一批使用 GDDR7 的零售产品。

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GDDR7 最初将以 32 GT/s 的速度启动——比最快的 GDDR6 内存高 60%，比最快的 GDDR6X 内存高 33%（尽管没有产品使用过 24 GT/s 的速度）。但这只是基线起点。

美光和三星已公开披露计划发布速度高达 36 GT/s 的 GDDR7，而 SK 海力士表示将拥有高达 40 GT/s 的速度。最后一项将使顶级 GDDR6 解决方案的带宽增加一倍，我们可能会在 2025 年看到此类芯片出货。

展望未来，GDDR7 计划达到 48 GT/s。我们预计至少在一两年内不会看到这样的记忆，但可以想象，我们最终可能会看到更高的时钟，这取决于中间几年发生的事情。

实际内存时钟并不像上述数字所暗示的那么高。与 GDDR6 一样，GDDR7 将使用四数据速率 （QDR）——所以从技术上讲，它更像是 GQDR7，但命名人员已经决定坚持使用 DDR。数据也以块的形式从内存中获取，并且基本时钟比名称所暗示的要低得多。事实上，即使是“QDR”也有点用词不当，因为 GDDR6X 的基本时钟为 1188 MHz （“19Gbps”） 至 1438 MHz （“24Gbps”），而 GDDR6 的基本时钟为 1375–2500 MHz （11–20 Gbps）。

过去两代 GDDR 都出现了“X”变体，GDDR5X 和 GDDR6X。这两者都来自美光，与英伟达合作，为基本内存创造了更高带宽的变体。GDDR5 在 GTX 1060 6GB 中达到 9 GT/s，而 GDDR5X 则达到 12 GT/s。同样，GDDR6 的最大速度为 20 GT/s，而 GDDR6X 将其提高到 24 GT/s。GDDR5X 的速度提高了 33%，GDDR6X 的速度提高了 20%。

那么，我们能否看到 GDDR7X 将速度提高到超过 GDDR7 最终达到的任何水平？我们在 GTC 2024 上向美光询问了此事，并被告知目前还没有正式进行任何工作。这确实是有道理的——直到使用 GDDR6 的第二代显卡问世，我们才获得 GDDR6X，而 GDDR7 甚至还没有在产品中发货。

美光不太可能讨论GDDR7X的未来计划，无论它现在是否正在开发中——就像英伟达还没有谈论未来的GPU鲁宾架构一样。看到美光与英伟达在 GDDR7X 上的又一次合作也就不足为奇了，但我们预计至少在未来两三年内不会以某种方式听到它。如果它真的成为现实，希望它能像GDDR6X一样提供至少20%的带宽提升。

目前，还没有关于任何将使用 GDDR7 的产品的官方消息，但有传言称 Nvidia 的更高级别的 Blackwell GPU 是第一个使用新内存的产品。我们预计第一批将于 2024 年秋季到货。

早先的预期是AMD的RDNA 4 GPU也将采用新的内存类型，但现在有迹象表明RDNA 4将坚持使用GDDR6内存。这只是泄密者的说法，但也有迹象表明，AMD可能会在其即将推出的架构中专注于主流GPU。如果这是正确的，那么继续依赖更便宜的 GDDR6 内存也就不足为奇了。

英特尔的 Battlemage GPU 怎么样？据英特尔代表称，这些产品也针对主流用户，因此也可能与GDDR6一起使用。或者，我们可以看到采用 GDDR7 的高端型号和采用 GDDR6 的主流解决方案。

无论发生什么，目前的谣言表明 AMD RDNA 4 可能要到 2025 年才会到来。有传言说 Battlemage 将在今年发货，但现在其他传闻说它也已经滑入 2025 年。目前，关于各种新显卡何时出货还没有明确的答案。

GDDR7 也可以用于其他设备，特别是与 AI 加速器一起使用。顶级 AI 加速器一直在使用 HBM 内存类型（现在主要是 HBM3 和 HBM3E），但以推理为中心的设计仍然可以从 GDDR7 提供的额外带宽中受益，即使它不像 HBM 那样密集。

我们已经介绍了 GDDR7 的速度和带宽，以及我们可能看到它使用的时间和地点，但新内存带来了哪些根本性的变化？

最大的变化之一将是工艺节点技术的缩小，从目前的“10纳米级”到21纳米，再到10纳米到15纳米。美光目前使用 GDDR6/GDDR6X 的最小节点，称其为 10nm 级，但我们预计它将转向 GDDR7 的精细和/或更小的节点。SK海力士（SK海力士）和三星（Samsung）也是如此，前者目前在21nm节点上生产GDDR6，后者也使用10nm级的GDDR6。

目前的 GDDR6 解决方案通常使用 1.35V，而 GDDR7 会将其降低到 1.2V，潜在的 1.1V 版本也在开发中（用于低时钟）。这应该会降低同等性能的功率要求，尽管更高的速度可能会抵消这一优势。

GDDR7 最大的根本性变化是它将使用 PAM3 信令，其中 GDDR6 使用 NRZ（不归零）信令，而 GDDR6X 使用 PAM4 信令。与 NRZ 相比，PAM3（3 级脉冲幅度调制）降低了能源需求，同时比 PAM4（4 级 PAM）实施起来更简单。这应该使GDDR7制造设备不那么复杂和便宜，尽管这并不意味着它会便宜。

GDDR7 还将支持非 2 次供电配置，我们预计会看到 24Gb 和最终的 48Gb 内存芯片。GDDR6 也可能推出 24Gb 解决方案，尽管目前还没有公司发布使用这种配置的产品。这意味着每个 32 位接口可以多放置 50% 的内存，例如，典型的 128 位显卡可以具有 12GB 的 VRAM，而不是只有 8GB。

另一个变化是 32 位 GDDR7 内存接口被细分为四个 8 位通道，这有助于获取更大的数据块。GDDR5 是 8n 预取，GDDR6 是 16n，GDDR7 将具有 32n 预取架构。这是一种从DRAM提取大量数据的方法，同时仍以相对较低的时钟运行。

GDDR7 还支持 ECC（纠错码），即使偶尔的位被翻转，芯片也能继续运行。ECC可以检测到这一点并提高可靠性，随着速度和密度的增加，这是一个关键因素。

正如我们已经从GDDR2到GDDR7一样——如前所述，“GDDR1”被称为DDR SGRAM——可以肯定的是，我们将在未来看到GDDR8，可能是四到七年后。真正的问题是，在看似不可避免的 GDDR9 之后会发生什么。我们只需添加一个数字即可获得 GDDR10 吗？不过，我们也可能在某个时候从 DDR 转向 QDR 或 ODR（八进制数据速率）命名。

2003 年的 GDDR2 最高运行速度仅为 1 GT/s （Gbps），32 位芯片可产生高达 4 GB/s 的带宽。第二年，GDDR3 开始使用，每个 32 位芯片的带宽高达 8 GB/s。Nvidia跳过了GDDR4，而AMD在2006-2007年X1000和HD 2000系列的一些GPU中使用了它，最高带宽为9 GB / s。2009 年跃升到 GDDR5 带来了带宽的显着增加，最慢的芯片提供 16 GB/s，后来，GDDR5 最终将这一数字翻倍至 32 GB/s。

自 GDDR5 以来，引入新变体的速度已经放缓。GDDR5 坚持了整整六年，GDDR6 也做到了同样的事情。GDDR7 很可能至少会存在这么长时间，与主要用于数据中心和 AI 产品的各种形式的 HBM（高带宽内存）共存。但在某些时候，即使每个 32 位芯片的带宽高达 160 GB/s，甚至 GDDR7 最终也需要被替换——工程师们可能已经在讨论如何为接下来的任何事情推动更高的带宽。

但现在，我们期待看到第一波配备 GDDR7 的显卡。凭借更大的内存容量和更高的带宽，GDDR7 将实现更高水平的 GPU 计算。如果一切按计划进行，这些应该在今年秋天到来。