Memoria SDRAM GDDR5

La memoria de acceso aleatorio dinámico síncrona de doble velocidad de datos 5 ( GDDR5 SDRAM ) es un tipo de memoria de acceso aleatorio síncrona para gráficos (SGRAM) con una interfaz de alto ancho de banda (" doble velocidad de datos ") diseñada para su uso en tarjetas gráficas , consolas de juegos y computación de alto rendimiento . ^{[ 1 ]} Es un tipo de GDDR SDRAM ( SDRAM DDR gráfica ).

Al igual que su predecesora, la GDDR4 , la GDDR5 se basa en la memoria DDR3 SDRAM , que tiene el doble de líneas de datos que la DDR2 SDRAM . La GDDR5 también utiliza búferes de prelectura de 8 bits, similares a los de la GDDR4 y la DDR3 SDRAM .

La memoria GDDR5 SGRAM cumple con los estándares establecidos en la especificación GDDR5 de JEDEC . SGRAM es de un solo puerto. Sin embargo, puede abrir dos páginas de memoria simultáneamente, lo que simula la naturaleza de doble puerto de otras tecnologías VRAM. Utiliza una arquitectura de prelectura 8N e interfaz DDR para lograr un alto rendimiento y puede configurarse para operar en modo ×32 o ×16 (concha), lo cual se detecta durante la inicialización del dispositivo. La interfaz GDDR5 transfiere dos palabras de datos de 32 bits por ciclo de reloj de escritura (WCK) hacia/desde los pines de E/S. En correspondencia con la prelectura 8N, un único acceso de escritura o lectura consiste en una transferencia de datos de 256 bits por ciclo de reloj CK en el núcleo de memoria interno y ocho transferencias de datos correspondientes de 32 bits por ciclo de reloj WCK en los pines de E/S.

GDDR5 funciona con dos tipos de reloj diferentes. Un reloj de comando diferencial (CK) como referencia para las entradas de dirección y comando, y un reloj de escritura diferencial reenviado (WCK) como referencia para las lecturas y escrituras de datos, que funciona al doble de la frecuencia del CK. Siendo más precisos, la SGRAM de GDDR5 utiliza un total de tres relojes: dos relojes de escritura asociados a dos bytes (WCK01 y WCK23) y un único reloj de comando (CK). Tomando como ejemplo una GDDR5 con una velocidad de datos de 5 Gbit /s por pin, el CK funciona a 1,25 GHz y ambos relojes WCK a 2,5 GHz. Los relojes CK y WCK se alinean en fase durante la secuencia de inicialización y entrenamiento. Esta alineación permite el acceso de lectura y escritura con una latencia mínima.   

Un único chip GDDR5 de 32 bits tiene aproximadamente 67 pines de señal, y el resto son de alimentación y tierra en el paquete BGA de 170.

Samsung Electronics presentó GDDR5 en julio de 2007. Anunciaron que comenzarían la producción en masa de GDDR5 en enero de 2008. ^{[ 2 ]}

Hynix Semiconductor presentó en 2007 la primera memoria GDDR5  de 1  Gb (1024 de ³ bits) de la industria, fabricada con tecnología de 60 nm. ^{[ 3 ]} Admitía un ancho de banda de 20  GB/s en un bus de 32 bits, lo que permitía configuraciones de memoria de 1 GB a 160  GB/s con solo 8 circuitos en un bus de 256 bits. Al año siguiente, en 2008, Hynix superó esta tecnología con su memoria GDDR5  de 1 Gb de 50 nm . 

En noviembre de 2007, Qimonda , una empresa derivada de Infineon , presentó y muestreó GDDR5, ^{[ 4 ]} y publicó un documento sobre las tecnologías detrás de GDDR5. ^{[ 5 ]} El 10 de mayo de 2008, Qimonda anunció la producción en volumen de componentes GDDR5 de 512 Mb con velocidades nominales de 3,6 Gbit/s (900 MHz ), 4,0 Gbit/s (1 GHz) y 4,5 Gbit/s (1,125 GHz). ^{[ 6 ]}       

El 20 de noviembre de 2009, Elpida Memory anunció la apertura de su Centro de Diseño en Múnich, responsable del diseño e ingeniería de la memoria DRAM gráfica ( GDDR ). Elpida recibió los activos de diseño de GDDR de Qimonda AG en agosto de 2009 tras la quiebra de esta última. El centro de diseño cuenta con aproximadamente 50 empleados y está equipado con equipos de prueba de memoria de alta velocidad para el diseño, desarrollo y evaluación de memoria gráfica. ^{[ 7 ] [ 8 ]} El 31 de julio de 2013, Elpida se convirtió en una filial de propiedad total de Micron Technology y, según los perfiles profesionales públicos actuales de LinkedIn , Micron continúa operando el Centro de Diseño Gráfico en Múnich. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

La memoria GDDR5 de Hynix  de 40 nm y "2  Gb" (2 × 1024 ^{de 3} bits) se lanzó en 2010. Funciona a  una velocidad de reloj efectiva de 7 GHz y procesa hasta 28  GB/s. ^{[ 11 ] [ 12 ]} Los chips de memoria GDDR5 de "2  Gb" permitirán que las tarjetas gráficas con 2  GB o más de memoria integrada alcancen  un ancho de banda máximo de 224 GB/s o superior. El 25 de junio de 2008, AMD se convirtió en la primera empresa en comercializar productos que utilizan memoria GDDR5 con su serie de tarjetas de video Radeon HD 4870 , incorporando módulos de memoria de 512 Mb de Qimonda con un ancho de banda de 3,6 Gbit/s. ^{[ 13 ] [ 14 ]}  

En junio de 2010, Elpida Memory anunció su  solución de memoria GDDR5 de 2 Gb, desarrollada en su Centro de Diseño de Múnich. El nuevo chip puede funcionar a  una velocidad de reloj efectiva de hasta 7 GHz y se utilizará en tarjetas gráficas y otras aplicaciones de memoria de alto ancho de banda. ^{[ 15 ]}

Los componentes GDDR5 de "4  Gb" (4 × 1024 de ³ bits) estuvieron disponibles en el tercer trimestre de 2013. Inicialmente lanzados por Hynix, Micron Technology rápidamente lanzó su implementación en 2014. El 20 de febrero de 2013, se anunció que la PlayStation 4 usaría dieciséis chips de memoria GDDR5 de 4 Gb para un total de 8 GB de GDDR5 a 176 Gbit/s (CK 1,375 GHz y WCK 2,75 GHz) como RAM combinada de sistema y gráficos para usar con su sistema en un chip impulsado por AMD que comprende 8 núcleos Jaguar , 1152 procesadores de sombreado GCN y AMD TrueAudio . ^{[ 16 ]} Los desmontajes del producto confirmaron posteriormente la implementación de memoria GDDR5 basada en 4 Gb en la PlayStation 4. ^{[ 17 ] [ 18 ]}    

En febrero de 2014, como resultado de la adquisición de Elpida, Micron Technology añadió productos GDDR5 de 2 Gb y 4 Gb a su cartera de soluciones de memoria gráfica . ^{[ 19 ]}

El 15 de enero de 2015, Samsung anunció en un comunicado de prensa que había comenzado la producción en masa de chips de memoria GDDR5 de "8 Gb " (8 × 1024 ^{de 3 bits) basados ​​en un} proceso de fabricación  de 20 nm . Para satisfacer la creciente demanda de pantallas de mayor resolución (como 4K ), se requieren chips de mayor densidad para facilitar búferes de fotogramas más grandes para cálculos con alta carga gráfica, como los videojuegos para PC y otras aplicaciones de renderizado 3D . El mayor ancho de banda de los nuevos módulos de alta densidad equivale a 8 Gbit/s por pin × 170 pines en el paquete BGA × 32 bits por ciclo de E/S , o un ancho de banda efectivo de 256 Gbit/s por chip. ^{[ 20 ]}  

El 6 de enero de 2015, el presidente de Micron Technology, Mark Adams, anunció el exitoso muestreo de 8  Gb GDDR5 en la teleconferencia de resultados del primer trimestre fiscal de 2015 de la compañía. ^{[ 21 ] [ 22 ]} La compañía anunció luego, el 25 de enero de 2015, que había comenzado los envíos comerciales de GDDR5 utilizando una  tecnología de proceso de 20 nm. ^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]} El anuncio formal de la memoria GDDR5 de 8 Gb de Micron  apareció en forma de una publicación de blog archivada el 7 de septiembre de 2015 en Wayback Machine por Kristopher Kido en el sitio web de la compañía el 1 de septiembre de 2015. ^{[ 26 ] [ 27 ]}

En enero de 2016, JEDEC estandarizó GDDR5X SGRAM. ^{[ 28 ]} GDDR5X apunta a una tasa de transferencia de 10 a 14  Gbit/s por pin, el doble que GDDR5. ^{[ 29 ]} Esencialmente, proporciona al controlador de memoria la opción de usar un modo de doble tasa de datos que tiene una prefetch de 8n, o un modo de cuádruple tasa de datos que tiene una prefetch de 16n. ^{[ 30 ]} GDDR5 solo tiene un modo de doble tasa de datos que tiene una prefetch de 8n. ^{[ 31 ]} GDDR5X también usa 190 pines por chip (190 BGA ). ^{[ 30 ]} En comparación, GDDR5 estándar tiene 170 pines por chip; (170 BGA ). ^{[ 31 ]} Por lo tanto, requiere una PCB modificada . QDR (velocidad de datos cuádruple) puede usarse en referencia al reloj de comandos de escritura (WCK) y ODR (velocidad de datos octal) en referencia al reloj de comandos (CK). ^{[ 32 ]}

Comercialización de GDDR5X

Micron Technology comenzó a distribuir muestras de chips GDDR5X en marzo de 2016, ^{[ 33 ]} y comenzó la producción en masa en mayo de 2016. ^{[ 34 ]}

Nvidia anunció oficialmente la primera tarjeta gráfica que utiliza GDDR5X, la GeForce GTX 1080 basada en Pascal , el 6 de mayo de 2016. ^{[ 35 ]} Posteriormente, la segunda tarjeta gráfica que utiliza GDDR5X, la Nvidia Titan X (Pascal), el 21 de julio de 2016, ^{[ 36 ]} la GeForce GTX 1080 Ti el 28 de febrero de 2017, ^{[ 37 ]} y la Nvidia Titan Xp el 6 de abril de 2017. ^{[ 38 ]}

• Lista de velocidades de bits de la interfaz

• Introducción a GDDR5 SGRAM (por ELPIDA)
• Cómo realizar mediciones precisas en sistemas de memoria GDDR5
• Asignación de pines y descripción de GDDR5