2007年，JEDEC發(fā)布了GDDR5相關(guān)資料，直到10年后的2017年，JEDEC才緩慢地提出GDDR6的規(guī)范。

這次的好消息是，雖然JEDEC給出規(guī)范白皮書的時(shí)間比較晚，但實(shí)際上廠商早已有大量GDDR6的資料，甚至接近投產(chǎn)階段。包括三星、海力士、美光等廠商相繼宣布了自己的GDDR6戰(zhàn)略，一時(shí)間GDDR6山雨欲來，成為業(yè)內(nèi)討論熱點(diǎn)。

如果在PC的部件中比較誰的帶寬比較高的話，除了內(nèi)存外，另一個(gè)引人注目就是顯存。由于GPU對(duì)數(shù)據(jù)和帶寬的渴求幾乎無窮無盡，脫胎于DDR的GDDR在一開始就專精于超大帶寬，時(shí)下的頂級(jí)顯卡的顯存帶寬甚至達(dá)到了約500GB/s的驚人水平。從初代產(chǎn)品GDDR開始，經(jīng)歷GDDR2、GDDR3以及不甚成功的GDDR4之后，顯存在2012年進(jìn)入了GDDR5時(shí)代，迄今已有6年之久。

6年來，GDDR5顯存除了單純的頻率小幅度提升外，架構(gòu)沒有實(shí)質(zhì)性改進(jìn)，這也導(dǎo)致顯存帶寬成為瓶頸，逐漸不能滿足GPU高速增長(zhǎng)的帶寬需求。為此業(yè)內(nèi)還開發(fā)出了GDDR5X甚至高成本的HBM顯存來救場(chǎng)。不過，該來的總是會(huì)來，隨著三星、美光等廠商開始投產(chǎn)GDDR6，顯卡市場(chǎng)又將迎來一波新品熱潮。GDDR6相比之前的GDDR5X和HBM顯存，又有哪些優(yōu)勢(shì)？有哪些顯卡有望首先使用GDDR6顯存呢？

PC的隨機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備主要制定單位是JEDEC，JEDEC會(huì)詳細(xì)制定某種存儲(chǔ)芯片的規(guī)格，包括頻率、引腳用途、電壓、容量、時(shí)序等細(xì)節(jié)參數(shù)，并制作成規(guī)范白皮書供各種相關(guān)廠商參考使用。擁有JEDEC的優(yōu)勢(shì)在于，存儲(chǔ)芯片在業(yè)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了規(guī)格上的“大一統(tǒng)”，各個(gè)廠商根據(jù)規(guī)定辦事，很少出現(xiàn)兼容性問題。不過也正是由于JEDEC代表了多方利益，因此帶來了相對(duì)效率較低的決策過程，使得諸如內(nèi)存、顯存等重要存儲(chǔ)規(guī)格發(fā)展緩慢。

溯源：顯存的預(yù)取值和等效傳輸頻率

如果長(zhǎng)期關(guān)注本刊的讀者應(yīng)該會(huì)有印象，目前在PC隨機(jī)存儲(chǔ)技術(shù)演進(jìn)路線主要依靠的是提高預(yù)取值和提高等效傳輸頻率兩個(gè)方法。比如DDR和SDRAM，前者采用時(shí)鐘周期上下沿都傳輸數(shù)據(jù)的方式實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸翻倍、同時(shí)數(shù)據(jù)預(yù)取值從之前的1提高到了2——也就是說DDR在每個(gè)時(shí)鐘周期傳輸2次數(shù)據(jù)，每次傳輸2個(gè)數(shù)據(jù)。相比SDRAM，DDR的傳輸帶寬大幅度提高，例如DDR 266內(nèi)存的物理頻率僅為66MHz，但傳輸能力等同于運(yùn)行在266MHz下的SDRAM，雖然這個(gè)頻率SDRAM永遠(yuǎn)都不可能達(dá)到。

▲DDR內(nèi)存是目前所有GDDR、DDR內(nèi)存發(fā)展的技術(shù)開端，圖為DDR 400 1GB內(nèi)存。

在顯存方面，由于早期GDDR脫胎于DDR，和DDR的技術(shù)差距很小，比如GDDR2和DDR2、DDR和GDDR，除了部分面向圖形的特性以外（這也是GDDR的“G”，也就是Graphic圖形的由來），其它的規(guī)范基本相當(dāng)，因此頻率、功耗等表現(xiàn)如出一轍。

在GDDR3規(guī)范制定之前，AMD和英偉達(dá)認(rèn)為在JEDEC的規(guī)范下緩慢發(fā)展的GDDR并不符合GPU發(fā)展的需求，隨后就開始深入介入GDDR規(guī)范的制定，此后發(fā)布的GDDR3雖然依舊脫胎于DDR2和GDDR2，但是大幅度改善了發(fā)熱，提高了頻率，能夠帶來更高的帶寬。從GDDR3開始，DDR和GDDR分道揚(yáng)鑣。

GDDR3采用的是4bit預(yù)取方案，桌面的DDR3內(nèi)存采用的則是8bit預(yù)取方案。隨后的GDDR4也采用的8bit預(yù)取方案，但是在I/O接口上存在一些設(shè)計(jì)缺陷，數(shù)據(jù)傳輸頻率無法得到有效提高，被很快棄用。GDDR5顯存在2012年終于登場(chǎng)，依舊是8bit預(yù)取，但是QDR雙數(shù)據(jù)總線和4路bank設(shè)計(jì)使得GDDR5在傳輸頻率上進(jìn)一步大幅度提升，最高可達(dá)8Gbps。

目前最新的DDR4內(nèi)存停留在了8bit預(yù)取，數(shù)據(jù)傳輸頻率的提升主要來自于雙bank讀寫技術(shù)，也就是說DDR4內(nèi)存中的每個(gè)bank的預(yù)取都是8bit，雙路讀寫下預(yù)取值被變相提升到了16bit，這個(gè)技術(shù)可以簡(jiǎn)單的被認(rèn)為DDR4的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)被分成2個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域獨(dú)立并行讀寫，實(shí)際上可看做內(nèi)存內(nèi)部的“雙通道技術(shù)”。

GDDR5、DDR4都采用了8bit預(yù)取，那么16bit預(yù)取什么時(shí)候到來呢？沒錯(cuò)，搶在GDDR6之前發(fā)布的GDDR5X采用的是16bit預(yù)取和QDR四路數(shù)據(jù)總線高速接口，最終速度可達(dá)10~13Gbps。作為一個(gè)典型的“半代”產(chǎn)品，GDDR5X主要目的還是在GDDR6沒有登場(chǎng)之前起到臨時(shí)救場(chǎng)的作用，可以預(yù)見的是在GDDR6正式登場(chǎng)后，GDDR5X可能會(huì)很快消失。

▲由于GDDR技術(shù)發(fā)展緩慢，廠商不得不推出GDDR5X來臨時(shí)救場(chǎng)。GDDR5X和GDDR5差別不大，可以快速切換。

GDDR6：雙通道和16bit預(yù)取

言歸正傳，說了這么多GDDR和DDR發(fā)展的內(nèi)容，GDDR6也該正式登場(chǎng)了。GDDR6采用了哪些技術(shù)提升數(shù)據(jù)傳輸頻率呢？

首先，GDDR6是采用了16bit預(yù)取。和GDDR5X以及之前的產(chǎn)品一樣，采用更大的16bit預(yù)取是提高數(shù)據(jù)傳輸頻率的最有效方法之一。不過相應(yīng)的負(fù)面因素是更大的預(yù)取帶來的更高的延遲，為了掩蔽這些延遲，可能需要更高的數(shù)據(jù)傳輸頻率以及更有技巧的設(shè)計(jì)方案。

▲GDDR6的內(nèi)部運(yùn)行頻率圖，QDR技術(shù)和16bit預(yù)取是關(guān)鍵。

其次，GDDR6擁有2個(gè)讀寫通道，不過每個(gè)通道讀寫的寬度會(huì)降低。比如GDDR5和GDDR5X都只有一個(gè)通道，通道的讀寫寬度為32/16。GDDR6則增加到了2個(gè)通道，每通道的讀寫寬度降低為16/8，雖然表面上看起來GDDR6的單通道能力降低了，但是兩個(gè)通道同時(shí)讀寫則會(huì)帶來性能的顯著提升。

▲GDDR6芯片背后觸點(diǎn)的一些定義。

第三，GDDR6運(yùn)行電壓降低到了1.35V，通過降低電壓，GDDR6能夠?qū)崿F(xiàn)降低運(yùn)行功耗、漏電率等，進(jìn)一步降低終端產(chǎn)品的能耗。

▲GDDR6產(chǎn)品發(fā)展路線，可見其性能更高，功耗更低。

除了上述三點(diǎn)改進(jìn)外，其他一些比較顯著的改進(jìn)還包括支持CRC校驗(yàn)，改進(jìn)的封裝模式采用更少的球珠（相比GDDR5X），GDDR6的封裝采用的是180-ball BGA，GDDR5X是190-ball BGA，GDDR5則是170-ball BGA。另外，GDDR6的工作溫度被大幅度拓展至-40攝氏度至105攝氏度，這使得GDDR6能夠在更寬泛的場(chǎng)合使用，包括一些位于極端條件下的設(shè)備，也使得GDDR6不僅僅是顯卡或者游戲機(jī)的專屬，還可以使用在諸如對(duì)性能有要求同時(shí)工作環(huán)境苛刻的諸如車載、野外通信、工業(yè)場(chǎng)景等。

▲從目前已有的數(shù)據(jù)來看，GDDR6顆粒早已經(jīng)研發(fā)成功，關(guān)鍵性能也達(dá)到了要求。

在大量新技術(shù)的加持下，GDDR6的性能在目前看來變得極為恐怖。GDDR6的速度會(huì)從12Gbps起跳，最終可達(dá)16Gbps，達(dá)到GDDR5的兩倍。在顯存容量上，GDDR5目前是單片8Gb和16Gb，也就是單片1GB或者2GB容量，GDDR6會(huì)提升到最高32Gb，也就是單片4GB。折算到相應(yīng)產(chǎn)品上來的話，GDDR6搭配256bit位寬的顯卡，最大帶寬可達(dá)512GB/s，采用8顆顯存顆粒的話，最大顯存容量可達(dá)32GB。對(duì)頂級(jí)顯卡而言，采用384bit的顯存位寬，顯存帶寬最高可達(dá)768GB/s，搭配12顆顯存顆粒的話最大顯存容量甚至可達(dá)到48GB，遠(yuǎn)超目前的GDDR5規(guī)格。

三國爭(zhēng)霸：三星、海力士和美光的GDDR6計(jì)劃

在技術(shù)細(xì)節(jié)說完后，我們來看看相關(guān)產(chǎn)品方面。目前全球三大存儲(chǔ)芯片廠商三星、海力士和美光都推出了自己的GDDR6計(jì)劃，不過由于技術(shù)實(shí)力差異和產(chǎn)品研發(fā)路線不同等因素，這三家的產(chǎn)品還存在一定的區(qū)別。

作為存儲(chǔ)芯片的頭號(hào)企業(yè)，三星在GDDR6上速度不算是最快的，但是規(guī)格是最高的。三星在18年1月中旬就推出了GDDR6產(chǎn)品的樣品并宣布量產(chǎn)開始。三星的初代GDDR6工藝采用10nm級(jí)別工藝，業(yè)內(nèi)估計(jì)為14nm，單顆GDDR6顆粒容量為16Gb（2GB），速度為18Gbps，甚至高于JEDEC規(guī)范中制定的GDDR6速度上限，充分展示了三星的技術(shù)實(shí)力。假設(shè)一款256bit的主流顯卡使用三星的GDDR6顯存顆粒的話，在使用8顆顯存組建16GB顯存容量的情況下，顯存數(shù)據(jù)傳輸頻率最高可達(dá)18Gb/s，折合帶寬高達(dá)576GB/s，堪稱史無前例。

▲三星公布的GDDR6顆粒圖，清晰可見背后兩排180個(gè)球形觸點(diǎn)。

除了三星外，同為韓國的存儲(chǔ)芯片企業(yè)海力士也推出了自己的GDDR6顯存，工藝為21nm，后期會(huì)使用更先進(jìn)的工藝，海力士的GDDR6顯存目前已經(jīng)開始悄然出貨，共有四個(gè)版本，其單顆容量均為8Gb也就是1GB，只有三星的一半，速度為分別為14Gbps、12Gbps和10Gbps三種。尤其值得一提的是，海力士推出的四款產(chǎn)品中，除了2款常規(guī)電壓1.35V的GDDR6顆粒外，還推出了兩款低電壓版本的1.25V的GDDR6顯存，可能是用于移動(dòng)設(shè)備等對(duì)功耗要求比較高的場(chǎng)合。

▲海力士展出的GDDR6顆粒，容量1GB。

在韓國企業(yè)之外，美光也宣布自己的GDDR6方案，甚至比三星和海力士早了接近一個(gè)月。美光首發(fā)了7個(gè)規(guī)格的GDDR6顆粒，容量全部都是8Gb，速度也從10Gbps到14Gbps不等，包括10Gbps、12Gbps、13Gbps和14Gbps，工藝則采用了16nm方案。和海力士一樣，除了標(biāo)準(zhǔn)電壓的產(chǎn)品外，美光也推出了多款1.25V低電壓的產(chǎn)品應(yīng)對(duì)低功耗場(chǎng)合。

▲美光GDDR6產(chǎn)品命名規(guī)范。

▲美光的GDDR6產(chǎn)品規(guī)格已經(jīng)列在了官網(wǎng)上，可以隨意查詢。

總的來看，三家廠商在GDDR6的發(fā)展上都非常積極，基本上在JEDEC的規(guī)范推出后不到一年時(shí)間，相應(yīng)產(chǎn)品就已經(jīng)上市。這和之前GDDR5時(shí)代規(guī)范推出后五年后才有產(chǎn)品上市大相徑庭，可見廠商對(duì)產(chǎn)品換代還是非常積極的，畢竟能夠賺取更高利潤。

在產(chǎn)品推出后，究竟誰會(huì)先用到GDDR6就比較值得探究了，畢竟HBM的高昂價(jià)格在主流顯卡上完全無法接受，GDDR5X也只是過渡方案。

根據(jù)現(xiàn)有消息，英偉達(dá)首發(fā)GDDR6顯存的顯卡幾率比較高。業(yè)內(nèi)盛傳英偉達(dá)將在2018年4月的GTC大會(huì)上發(fā)布全新架構(gòu)的游戲顯卡產(chǎn)品，替代2016年5月發(fā)布的帕斯卡架構(gòu)的相應(yīng)產(chǎn)品，這款新品的架構(gòu)代號(hào)等內(nèi)容尚不清楚，但是首發(fā)GDDR6的可能性非常高。畢竟高頻率、高容量和低功耗的GDDR6顯存能為新架構(gòu)顯卡帶來更強(qiáng)的綜合性能。

考慮三家廠商的研發(fā)速度和產(chǎn)品差異等，三星中選英偉達(dá)的新顯卡的可能性最高。也就是說我們有望在新的顯卡上看到三星那款史無前例的18Gbps的顆粒登場(chǎng)。除了英偉達(dá)外，AMD短期內(nèi)沒有消息有新顯卡發(fā)布，因此極有可能暫時(shí)和GDDR6無緣。目前AMD正忙于新的CPU和APU產(chǎn)品，GPU方面短期內(nèi)不會(huì)有旗艦級(jí)產(chǎn)品發(fā)布。

▲AMD在Fiji核心上開始使用HBM顯存，雖然帶寬表現(xiàn)出色，但是價(jià)格過于昂貴且產(chǎn)能很低，不太適合應(yīng)用在主流顯卡上，后來的HBM2也是如此。

總的來看，GDDR6的發(fā)布，將是存儲(chǔ)和顯卡業(yè)界未來一兩年最重要的事情。隨著GDDR6技術(shù)的逐漸成熟，更高容量、更快速度顆粒的不斷發(fā)布，GDDR6將大大拓展目前顯卡帶寬逼仄的情況，將GPU性能再度推向一個(gè)新的高峰。

不僅如此，由于GDDR6強(qiáng)大的性能和出色的性能功耗比、低電壓設(shè)計(jì)以及寬泛的溫度應(yīng)用范圍等，GDDR6還有可能大大拓展其應(yīng)用范圍，在諸如移動(dòng)設(shè)備、游戲主機(jī)、特殊場(chǎng)合設(shè)備上，成為業(yè)內(nèi)主流的通用存儲(chǔ)顆粒之一，到時(shí)候GDDR6的“G”就可能不再表示Graphic的意思了，它還有“General”也就是“通用”的含義在內(nèi)，成為業(yè)內(nèi)存儲(chǔ)顆粒的主流選擇。