Einführung in GDDR5 SDRAM – Überblick und Vermarktung

Es gibt verschiedene Versionen des synchronen dynamischen Direktzugriffsspeichers, wie z. B. DDR3 RAM und DDR4 RAM. In diesem Artikel wird hauptsächlich GDDR5 RAM vorgestellt. Wenn Sie mehr über andere RAM-Typen erfahren möchten, empfehlen wir Ihnen, die Webseite MiniTool zu besuchen.

Was ist GDDR5?

Zunächst einmal: Was ist GDDR5 SDRAM? Es ist die Abkürzung für „Graphics Double Data Rate Type 5 Synchronous Dynamic Random-Access Memory“, eine moderne Art von synchronem Grafik-RAM (SGRAM) mit einer Schnittstelle mit hoher Bandbreite, die für Grafikkarten, Spielekonsolen und Hochleistungsrechner entwickelt wurde. Es handelt sich um eine Art GDDR SDRAM.

Überblick über GDDR5

Ähnlich wie sein Vorgänger – GDDR4 – basiert GDDR5 auf DDR3-SDRAM-Speicher und verfügt über doppelt so viele Datenleitungen wie DDR2-SDRAM. GDDR5 verwendet außerdem 8-Bit-breite Prefetch-Puffer wie GDDR4 und DDR3-SDRAM.

GDDR5 SGRAM erfüllt die von JEDEC in der GDDR5-Spezifikation vorgeschlagenen Standards. SGRAM ist ein Single-Ported-Speicher. Er kann jedoch zwei Speicherseiten gleichzeitig öffnen und simuliert so die Dual-Port-Eigenschaften anderer VRAM-Technologien.

Sie verwendet eine 8N-Prefetch-Architektur und eine DDR-Schnittstelle für einen leistungsstarken Betrieb und kann für den Betrieb im ×32-Modus oder im ×16-Modus (Clamshell) konfiguriert werden, was während der Geräteinitialisierung erkannt wird.

Die GDDR5-Schnittstelle überträgt bei jedem WCK-Zyklus (Write Clock) zwei 32 Bit breite Datenwörter zu/von den E/A-Pins. Entsprechend dem 8N-Prefetch umfasst ein einzelner Schreib- oder Lesezugriff zwei CK-Taktzyklen mit 256-Bit-Datenübertragung im internen Speicherkern und acht entsprechende 32-Bit-breite Datenübertragungen mit einem halben WCK-Taktzyklus an den E/A-Pins.

GDDR5 arbeitet mit zwei verschiedenen Taktarten. Der differentielle Befehlstakt (CK) wird als Referenz für die Eingabe von Adressen und Befehlen verwendet, und der weitergeleitete differentielle Schreibtakt (WCK) wird als Referenz für das Lesen und Schreiben von Daten verwendet.

Die Betriebsfrequenz des WCK ist doppelt so hoch wie die des CK. Genauer gesagt verwendet GDDR5 SGRAM insgesamt drei Takte: zwei Schreibtakte, die sich auf zwei Bytes beziehen (WCK01 und WCK23), und einen einzelnen Befehlstakt (CK).

Nimmt man GDDR5 mit einer Datenrate von 5 Gbit/s pro Pin als Beispiel, beträgt die Betriebsfrequenz dieses CK 1,25 GHz und die beiden WCK-Takte 2,5 GHz. Während der Initialisierungs- und Trainingssequenz sind CK und WCK phasengleich. Diese Ausrichtung ermöglicht Lese- und Schreibzugriffe mit minimaler Verzögerung.

Ein einzelner 32-Bit-GDDR5-Chip hat etwa 67 Signal-Pins, der Rest sind Strom- und Erdungsanschlüsse in einem 170-BGA-Gehäuse.

GDDR5X

Im Januar 2016 standardisierte JEDEC GDDR5X SGRAM. Das Ziel von GDDR5X ist es, eine Übertragungsrate von 10 bis 14 Gbit/s pro Pin zu erreichen, was doppelt so viel ist wie bei GDDR5. Im Wesentlichen bietet sie dem Speicher-Controller die Möglichkeit, den Double Data Rate Modus mit 8N-Prefetch oder den Quad Data Rate-Modus mit 16N-Prefetch zu verwenden. GDDR5 verfügt nur über einen Double Data Rate Modus mit 8N-Prefetch.

GDDR5X verwendet außerdem 190 Pins pro Chip (190 BGA). Im Gegensatz dazu verfügt der Standard-GDDR5 über 170 Pins pro Chip (170 BGA).

Kommerzialisierung von GDDR5

• 2007 brachte Hynix Semiconductor den ersten 60-nm-GDDR5-Speicher der Klasse „1 Gb“ (10243 Bit) auf den Markt.
• Am 10. Mai 2008 kündigte Qimonda die Massenproduktion von 512-Mb-GDDR5-Komponenten mit Nennraten von 3,6 Gbit/s (900 MHz), 4,0 Gbit/s (1 GHz) und 4,5 Gbit/s (1,125 GHz) an.
• Am 25. Juni 2008 brachte AMD als erstes Unternehmen Produkte mit GDDR5-Speicher auf den Markt, und zwar in Form seiner Radeon HD 4870 Grafikkarte.
• Im Jahr 2010 wurde Hynix 40 nm Klasse „2 Gb“ (2 × 10243 Bit) GDDR5 auf den Markt gebracht. Sie läuft mit einer effektiven Taktfrequenz von 7 GHz und hat eine Verarbeitungsgeschwindigkeit von bis zu 28 GB/s.
• Im dritten Quartal 2013 wurden „4 Gb“ (4 × 10243 Bit) GDDR5-Komponenten in Betrieb genommen. Ursprünglich von Hynix auf den Markt gebracht, zog Micron Technology schnell nach, und die Implementierung wurde 2014 veröffentlicht.
• Im Februar 2014, mit der Übernahme von Elpida, fügte Micron Technology 2-Gb- und 4-Gb-GDDR5-Produkte zum Portfolio der Grafikspeicherlösungen des Unternehmens hinzu.
• Am 15. Januar 2015 gab Samsung in einer Pressemitteilung bekannt, dass es mit der Massenproduktion von „8 Gb“ (8 × 10243 Bit) GDDR5-Speicherchips auf der Grundlage eines 20 nm Herstellungsprozesses begonnen hat.