Peningkatan Teknis GDDR6X Dijelaskan

Pada 1 September^st, 2020 Nvidia mengumumkan seri kartu grafis RTX 3000 baru yang menjanjikan tingkat kinerja yang belum pernah terjadi sebelumnya tidak hanya dalam rendering raster tradisional tetapi juga dalam raytracing. Kartu seri RTX 3000 akan terus menjadi beberapa kartu tercepat di pasar yang bersaing dengan penawaran terbaik AMD dalam seri RX 6000. GPU berbasis Ampere yang ada di dalam kartu ini sendiri sangat cepat, tetapi kinerja yang jauh lebih unggul sebenarnya merupakan hasil dari peningkatan lain juga.

Sebagian besar kinerja itu berasal dari memori yang ada di dalam kartu-kartu ini. Dua kartu teratas dari seri RTX 3000, RTX 3080 dan RTX 3090 menggunakan jenis memori baru yang belum pernah digunakan pada kartu grafis kelas game sebelumnya, yang dikenal sebagai GDDR6X. Jenis memori baru ini menjanjikan bandwidth dua kali lipat dibandingkan dengan GDDR6 standar yang ditemukan pada seri RTX 2000 dan kartu seri AMD RX 6000. Mari kita lihat apa yang membuat GDDR6X begitu istimewa.

Apa sebenarnya yang dilakukan VRAM?

Sebagian besar "pengangkatan berat" dalam hal pemrosesan grafis dilakukan oleh inti kartu grafis yang dikenal sebagai GPU. GPU adalah bagian dari silikon yang sangat kuat yang dirancang dan dioptimalkan untuk memproses tugas grafis seperti game. Ini menangani sebagian besar pemrosesan yang diperlukan untuk mendorong bingkai yang ditampilkan monitor Anda. Tetapi untuk memproses data dalam jumlah besar dan menyiapkan frame dengan cukup cepat, GPU membutuhkan sesuatu untuk dikerjakan. Di sinilah VRAM masuk.

VRAM atau Memori Video adalah bentuk memori berkecepatan sangat tinggi yang disimpan pada kartu grafis itu sendiri sehingga GPU memiliki akses langsung ke dalamnya. VRAM menyimpan aset dan tekstur yang dibutuhkan oleh game agar GPU dapat mengerjakannya saat dibutuhkan dan menyiapkan frame yang perlu ditampilkan. Jika VRAM tidak dapat mengirimkan aset ini dan data penting lainnya ke GPU dengan cukup cepat, pengguna dapat mengalami pelambatan, gagap, atau bahkan mogok. Umumnya, resolusi yang lebih tinggi seperti 1440p dan 4K dengan pengaturan grafis tinggi memerlukan lebih banyak VRAM untuk mengelola dan menyimpan aset berkualitas lebih tinggi tersebut, yang berarti Anda memerlukan kapasitas VRAM yang lebih tinggi jika ingin bermain pada pengaturan ini pada resolusi ini. Secara bersamaan, Anda memerlukan memori berkecepatan lebih tinggi untuk memindahkan data ke GPU dari VRAM dengan cukup cepat. Di sinilah teknologi memori seperti GDDR6X terbukti membantu.

Mekanisme di balik GDDR6X

Micron Technology (perusahaan yang memproduksi dan memasok memori GDDR6X ke Nvidia dan mitra lainnya) baru-baru ini merilis beberapa detail tentang mekanisme di balik memori GDDR6X. Ini memberi kita ide yang lebih baik tentang bagaimana teknologi ini mampu mencapai angka bandwidth yang sangat tinggi.

Sinyal PAM4

Tidak seperti jalur data biasa yang disebut “bus” yang memindahkan data 1 bit pada satu waktu, GDDR6X menggunakan teknik yang disebut PAM4 (Four-Level Pulse Amplitude Modulation), yang merupakan metode yang dapat mengirim 1 dari 4 level daya diskrit sekaligus. dari 2. Ini berarti bahwa GDDR6X dapat memindahkan 2 bit sekaligus yang secara dramatis meningkatkan bandwidth. Micron memang memiliki sejarah inovasi menarik seperti ini karena menghadirkan chip GDDR5, GDDR5X, dan sekarang chip GDDR6X pertama di industri ke produksi massal. Micron adalah satu-satunya produsen GDDR5X dan sekarang menjadi produsen eksklusif GDDR6X. Micron mengatakan hal berikut tentang pengembangan GDDR6X menggunakan PAM4:

Ada batasan yang datang dengan teknologi baru yang menarik ini. GDDR6 memiliki panjang burst 16 byte (BL16), yang berarti bahwa masing-masing dari dua saluran 16-bitnya dapat mengirimkan 32 byte per operasi. GDDR6X memiliki panjang burst 8 byte (BL8), tetapi karena pensinyalan PAM4, masing-masing saluran 16-bitnya juga akan mengirimkan 32 byte per operasi. Ini berarti GDDR6X tidak lebih cepat dari GDDR6 pada kecepatan clock yang sama. Ini juga berarti bahwa karena GDDR6X membawa sinyal dua kali lebih banyak dari GDDR6 selama setiap siklus, ini juga jauh lebih efisien. GDDR6X 15% lebih hemat daya daripada GDDR6 (7,25 pj/bit vs 7,5 pj/bit) di tingkat perangkat, menurut Micron.

Tutup Kolaborasi dengan Nvidia

Kekuatan pendorong besar di balik dorongan untuk bandwidth yang lebih tinggi dan kecepatan yang lebih tinggi adalah Nvidia itu sendiri, yang telah berkolaborasi erat dengan Micron selama fase pengembangan dan pengujian Memori GDDR6X. Nvidia adalah satu-satunya mitra peluncuran Micron dalam hal memori GDDR6X, yang berarti bahwa jenis memori baru akan eksklusif untuk kartu Nvidia untuk beberapa waktu. Nvidia telah memasang memori baru pada kartu grafis gaming GeForce andalan mereka; RTX 3090 dan RTX 3080, yang telah diperoleh lompatan luar biasa dalam bandwidth lebih dari GDDR6 generasi terakhir.

Nvidia juga telah merancang pengontrol memori dan PHY baru untuk GDDR6X karena menggunakan pensinyalan PAM4, dan dari tampilannya, semuanya telah dirancang sendiri oleh Nvidia sendiri. Teknologi GDDR6X juga harus datang ke lebih banyak kartu oleh Nvidia, khususnya seri TITAN dan Quadro yang dapat memperoleh manfaat besar dari peningkatan bandwidth GDDR6X ditambah dengan kapasitas yang lebih tinggi. Micron juga telah mengkonfirmasi bahwa Nvidia bukan mitra eksklusif untuk GDDR6X dan lebih banyak perusahaan juga akan mendapatkan standar memori baru nanti. Ini berarti bahwa kita dapat mengharapkan kartu Radeon AMD juga memiliki semacam aplikasi GDDR6X ketika lebih banyak kartu tersebut diluncurkan di masa mendatang.

GDDR6X dengan PAM4 vs HBM2

Meskipun GDDR6X dengan teknologi PAM4 baru yang mewah masih lebih mahal untuk diproduksi daripada GDDR6, itu bahkan tidak mendekati biaya pembuatan HBM2. HBM atau Memori Bandwidth Tinggi benar-benar tampak seperti masa depan teknologi memori kartu grafis beberapa generasi yang lalu. AMD berusaha sangat keras untuk membawa HBM ke pasar mainstream dan mereka juga meluncurkan serangkaian GPU yang sangat mengecewakan dengan HBM onboard. Garis kartu grafis Fury dan Vega menggunakan Memori Bandwidth Tinggi, tetapi sayangnya inti GPU mereka tidak cukup cepat untuk memberi mereka keunggulan apa pun dibandingkan Nvidia.

Memori HBM2 yang mencolok sekali lagi dibawa kembali ke Radeon VII, kartu grafis high-end baru AMD berdasarkan arsitektur Vega tetapi sekarang dibangun di atas proses 7nm. HBM2 di dalam kartu Vega sangat mahal untuk diproduksi dan memiliki hasil yang rendah, yang menyebabkan pasokan rendah dan bahkan permintaan yang lebih rendah. Radeon VII tidak bisa mendekati andalan Nvidia, RTX 2080Ti, dan menghadapi EOL dalam waktu satu tahun sejak peluncurannya. Unggulan Nvidia yang jauh lebih cepat menggunakan GDDR6 standar.

AMD sendiri pindah dari upaya HBM mereka setelah perubahan dalam hierarki perusahaan dan beberapa anggota berpangkat tinggi dibebaskan dari tugas mereka. AMD Radeon baru dengan cepat beralih dari obsesi memori HBM dan ke pilihan memori yang jauh lebih realistis seperti memori GDDR6 yang ditemukan dalam RX 5000 dan RX 6000 seri GPU. Masalah utama dengan HBM2 adalah manufakturnya. Prosesnya sangat membosankan dan mahal karena HBM2 KGSD (stacked die yang terkenal bagus) harus dirakit di fab semikonduktor dan kemudian ditempatkan pada interposer di sebelah GPU di ruang bersih fab lain. Hal ini membuat produksi jauh lebih mahal dan melelahkan daripada GDDR6 atau bahkan GDDR6X karena GDDR6X tidak memerlukan penumpukan, dan dikirim sebagai chip terpisah yang dapat disolder di pabrik.

Namun, ada satu peringatan yang perlu dicatat di sini. Chip GDDR6X membutuhkan sinyal yang sangat bersih dan stabil, itulah sebabnya pengontrol memori Nvidia pada GPU GA102 yang memberi daya pada chip memori sekarang berada di power rail terpisah. Ini memastikan bahwa chip menerima daya bersih dan stabil yang dibutuhkan agar dapat berfungsi dengan baik.

PAM4 untuk Masa Depan

Pensinyalan PAM4 adalah proses baru yang menarik dan sangat mengasyikkan yang dapat menemukan aplikasinya di beberapa area perangkat keras PC. Meskipun saat ini terbatas pada aplikasi GDDR6X di kartu grafis, teknik pensinyalan dapat memiliki lebih banyak kegunaan dalam proses lain di masa mendatang. Micron percaya bahwa masa depan memori adalah teknik PAM 4.

Aplikasi lain yang menarik dari standar pensinyalan PAM4 di masa depan adalah PCIe Gen 6.0 yang akan jatuh tempo pada tahun 2021. Ini menggunakan pensinyalan PAM4 untuk mengekstraksi lebih banyak efisiensi dan kecepatan data yang lebih tinggi. Karena PCIe memiliki rentang adopsi yang sangat luas, perusahaan CPU dan ASIC pada akhirnya harus mengadopsi PAM4 dan PCIe 6.0 di beberapa titik waktu. Mungkin suatu hari nanti juga akan digunakan dalam memori HBM2 untuk menyediakan bandwidth dan kecepatan yang tidak nyata, tetapi itu hanya spekulasi di pihak kami.

Di mana GDDRX Digunakan?

Bahkan jika kita mengesampingkan masa depan sejenak, GDDR6X masih digunakan di banyak aplikasi penting saat ini. Beberapa yang penting antara lain:

Permainan: Penggunaan memori GDDR6X terbesar dan terpopuler tentu saja dalam bermain game. Micron telah menyediakan modul GDDR6X ke Nvidia untuk diintegrasikan ke dalam kartu grafis RTX 3080 dan RTX 3090 mereka yang baru. Memori ini akan memungkinkan mereka mencapai angka yang belum pernah terjadi sebelumnya dalam hal bandwidth dan kecepatan memori. GDDR6X generasi pertama dapat mencapai kecepatan transmisi data hingga 1TB/dtk. Ini terbukti sangat bermanfaat dalam hal game generasi berikutnya.
HPC: Teknologi GDDRX digunakan dalam HPC atau High-Performance Computing. Hal ini ditandai dengan komputasi paralel yang sangat tinggi yang mengeksekusi program aplikasi tingkat lanjut dengan andal, efisien, dan secepat mungkin. Solusi komputasi ini digunakan oleh para ilmuwan, peneliti, insinyur, dan institusi akademik untuk memecahkan masalah yang kompleks.
Virtualisasi Profesional: Industri seperti perawatan kesehatan dan obat-obatan, pasca-pemrosesan video profesional, simulasi keuangan, prakiraan cuaca, atau minyak dan gas bergantung pada stasiun kerja kelas atas yang dapat menggunakan kekuatan memori GDDR6X untuk merampingkan dan mengoptimalkan alur kerjanya. Workstation berperforma tinggi ini adalah kasus penggunaan utama untuk GDDR6X baru.
Kecerdasan buatan: Teknologi memori GDDRX digunakan dalam Artificial Intelligence dan turunannya seperti Deep Learning. Beban kerja ini menjadi semakin penting dan lazim, dan solusi komputasi berkecepatan tinggi seperti GDDRX pasti dapat membantu dalam hal ini.

Kata-kata Terakhir

GDDR6X adalah jenis memori baru yang dikembangkan oleh Micron bekerja sama dengan Nvidia. Memori menggunakan teknologi baru yang disebut pensinyalan PAM4 yang merupakan proses arsitektur yang sangat inovatif di mana kecepatan transmisi data efektif menjadi dua kali lipat. Teknik pensinyalan juga menurunkan penggunaan energi dan dengan demikian membuat memori lebih efisien.

Nvidia telah mengimplementasikan memori ke dalam kartu RTX 3080 dan RTX 3090 yang baru, dan ini hanyalah awal dari peluncuran akhir memori GDDR6X ke pasar game. Memori lebih mudah dan lebih murah untuk diproduksi daripada HBM2 dan memberikan hasil yang sangat menjanjikan, jadi sepertinya seluruh industri akan mengadopsi standar ini cepat atau lambat. Saat ini, teknologi GDDRX ditemukan di banyak sektor termasuk game, HPC, virtualisasi profesional, dan AI.