GDDR5 SDRAM

Graphics Double Data Rate 5 Synchronous Dynamic Random-Access Memory (GDDR5 SDRAM) adalah jenis memori akses acak grafis sinkron (SGRAM) dengan antarmuka double data rate berlebar pita tinggi, dirancang untuk digunakan pada kartu grafis, konsol permainan video, dan komputasi berkinerja tinggi.^[1] GDDR5 termasuk salah satu jenis GDDR SDRAM (DDR SDRAM grafis).

Gambaran umum

Seperti pendahulunya, GDDR4, GDDR5 didasarkan pada memori DDR3 SDRAM, yang memiliki jalur data dua kali lipat dibandingkan DDR2 SDRAM. GDDR5 juga menggunakan buffer prefetch selebar 8 bit, serupa dengan GDDR4 dan DDR3 SDRAM.

GDDR5 SGRAM mengikuti standar yang ditetapkan dalam spesifikasi GDDR5 oleh JEDEC. SGRAM bersifat single-ported, namun dapat membuka dua halaman memori sekaligus, sehingga mensimulasikan sifat dual-port yang dimiliki teknologi VRAM lainnya. Memori ini menggunakan arsitektur prefetch 8N dan antarmuka DDR untuk mencapai performa operasi tinggi, dan dapat dikonfigurasikan untuk beroperasi dalam mode ×32 atau ×16 (clamshell), yang terdeteksi secara otomatis saat inisialisasi perangkat. Antarmuka GDDR5 mentransfer dua kata data selebar 32-bit per siklus clock tulis (WCK) menuju/dari pin I/O. Sesuai dengan skema prefetch-8N, satu akses tulis atau baca terdiri dari transfer data selebar 256 bit dalam dua siklus clock (CK) pada inti memori internal, serta delapan transfer data selebar 32-bit dalam setengah siklus WCK pada pin I/O.

GDDR5 beroperasi dengan dua jenis clock berbeda. Clock perintah diferensial (CK) sebagai acuan untuk masukan alamat dan perintah, serta clock tulis diferensial yang diteruskan (WCK) sebagai acuan untuk pembacaan dan penulisan data, yang berjalan pada dua kali frekuensi CK. Lebih tepatnya, GDDR5 SGRAM menggunakan total tiga clock: dua clock tulis yang terkait dengan dua byte (WCK01 dan WCK23) serta satu clock perintah tunggal (CK). Sebagai contoh, pada GDDR5 dengan laju data 5 Gbit/s per pin, CK berjalan pada 1,25 GHz dan kedua clock WCK pada 2,5 GHz. CK dan WCK disejajarkan fasenya selama proses inisialisasi dan urutan pelatihan (training sequence). Penyelarasan ini memungkinkan akses baca dan tulis dengan latensi minimum.

Satu cip GDDR5 32-bit memiliki sekitar 67 pin sinyal, sedangkan sisanya merupakan pin daya dan ground dalam paket BGA 170 pin.

Komersialisasi GDDR5

GDDR5 pertama kali diungkap oleh Samsung Electronics pada Juli 2007. Mereka mengumumkan akan memulai produksi massal GDDR5 pada Januari 2008.^[2]

Hynix Semiconductor memperkenalkan memori GDDR5 kelas proses 60 nm pertama di industri berkapasitas "1 Gb" (1024³ bit) pada tahun 2007.^[3] Memori ini mendukung lebar pita 20 GB/s pada bus 32-bit, sehingga memungkinkan konfigurasi memori 1 GB dengan lebar pita 160 GB/s hanya dengan 8 sirkuit pada bus 256-bit. Setahun kemudian, pada 2008, Hynix mengungguli teknologi ini dengan memori GDDR5 kelas proses 50 nm "1 Gb".

Pada November 2007, Qimonda, hasil pemisahan dari Infineon, mendemonstrasikan dan menyampel GDDR5,^[4] serta merilis makalah mengenai teknologi di balik GDDR5.^[5] Pada 10 Mei 2008, Qimonda mengumumkan produksi massal komponen GDDR5 512 Mb dengan laju 3,6 Gbit/s (900 MHz), 4,0 Gbit/s (1 GHz), dan 4,5 Gbit/s (1,125 GHz).^[6]

Pada 20 November 2009, Elpida Memory mengumumkan pembukaan Munich Design Center milik perusahaan, yang bertanggung jawab atas desain dan rekayasa Graphics DRAM (GDDR). Elpida menerima aset desain GDDR dari Qimonda AG pada Agustus 2009 setelah Qimonda dinyatakan bangkrut. Pusat desain tersebut memiliki sekitar 50 karyawan dan dilengkapi peralatan uji memori berkecepatan tinggi untuk keperluan desain, pengembangan, dan evaluasi memori grafis.^[7] Pada 31 Juli 2013, Elpida menjadi anak perusahaan sepenuhnya dari Micron Technology, dan hingga kini Micron dilaporkan terus mengoperasikan Pusat Desain Grafis di Munich tersebut.^[8]

Hynix merilis GDDR5 kelas proses 40 nm "2 Gb" (2 × 1024³ bit) pada tahun 2010, yang beroperasi pada kecepatan clock efektif 7 GHz dan mampu memproses hingga 28 GB/s.^[9] Memori GDDR5 "2 Gb" memungkinkan kartu grafis dengan kapasitas memori 2 GB atau lebih dengan lebar pita puncak 224 GB/s atau lebih tinggi. Pada 25 Juni 2008, AMD menjadi perusahaan pertama yang mengirimkan produk menggunakan memori GDDR5 melalui seri kartu grafis Radeon HD 4870, menggunakan modul memori Qimonda 512 Mb dengan lebar pita 3,6 Gbit/s.^[10]

Pada Juni 2010, Elpida Memory mengumumkan solusi memori GDDR5 2 Gb, yang dikembangkan di Munich Design Center milik perusahaan. Cip baru ini dapat bekerja hingga kecepatan clock efektif 7 GHz dan akan digunakan pada kartu grafis serta aplikasi memori berlebar pita tinggi lainnya.^[11]

Komponen GDDR5 "4 Gb" (4 × 1024³ bit) mulai tersedia pada kuartal ketiga tahun 2013. Hynix menjadi produsen pertama yang merilisnya, disusul dengan cepat oleh Micron Technology pada tahun 2014. Pada 20 Februari 2013, diumumkan bahwa PlayStation 4 akan menggunakan enam belas cip memori GDDR5 4 Gb, dengan total 8 GB GDDR5 pada 176 Gbit/s (CK 1,375 GHz dan WCK 2,75 GHz), yang berfungsi sebagai RAM sistem sekaligus grafis pada system on a chip bertenaga AMD yang terdiri dari 8 inti Jaguar, 1152 prosesor shader GCN, dan AMD TrueAudio.^[12] Pembongkaran produk (teardown) kemudian mengonfirmasi implementasi memori GDDR5 berbasis 4 Gb pada PlayStation 4.^[13]

Pada Februari 2014, sebagai hasil akuisisi Elpida, Micron Technology menambahkan produk GDDR5 2 Gb dan 4 Gb ke dalam portofolio solusi memori grafis perusahaan.^[14]

Pada 15 Januari 2015, Samsung mengumumkan dalam siaran persnya bahwa mereka telah memulai produksi massal cip memori GDDR5 "8 Gb" (8 × 1024³ bit) berbasis proses fabrikasi 20 nm. Untuk memenuhi permintaan layar beresolusi lebih tinggi (seperti 4K) yang semakin umum, dibutuhkan cip berdensitas lebih tinggi guna memfasilitasi frame buffer yang lebih besar untuk komputasi grafis intensif, seperti permainan PC dan rendering 3D lainnya. Peningkatan lebar pita modul berdensitas tinggi ini setara dengan 8 Gbit/s per pin × 170 pin pada paket BGA × 32-bit per siklus I/O, atau setara lebar pita efektif 256 Gbit/s per cip.^[15]

Pada 6 Januari 2015, Presiden Micron Technology Mark Adams mengumumkan keberhasilan penyampelan GDDR5 8 Gb dalam konferensi hasil kuartal pertama tahun fiskal 2015 perusahaan.^[16] Perusahaan kemudian mengumumkan, pada 25 Januari 2015, bahwa mereka telah memulai pengiriman komersial GDDR5 menggunakan teknologi proses 20 nm.^[17]

GDDR5X

Pada Januari 2016, JEDEC menstandarkan GDDR5X SGRAM.^[18] GDDR5X menargetkan laju transfer sebesar 10 hingga 14 Gbit/s per pin, dua kali lipat dibandingkan GDDR5.^[19] Pada dasarnya, teknologi ini memberikan pilihan kepada pengontrol memori untuk menggunakan mode double data rate dengan prefetch 8n, atau mode quad data rate dengan prefetch 16n.^[20] GDDR5 hanya memiliki mode double data rate dengan prefetch 8n.^[21] GDDR5X juga menggunakan 190 pin per cip (BGA 190).^[20] Sebagai pembanding, GDDR5 standar memiliki 170 pin per cip (BGA 170).^[21] Oleh karena itu, GDDR5X memerlukan PCB yang dimodifikasi. Istilah QDR (quad data rate) dapat digunakan untuk merujuk pada clock perintah tulis (WCK), sedangkan ODR (Octal Data Rate) merujuk pada clock perintah (CK).^[22]

Komersialisasi GDDR5X

Micron Technology mulai menyampel cip GDDR5X pada Maret 2016,^[23] dan memulai produksi massal pada Mei 2016.^[24]

Nvidia secara resmi mengumumkan kartu grafis pertama yang menggunakan GDDR5X, yaitu GeForce GTX 1080 berbasis arsitektur Pascal, pada 6 Mei 2016.^[25] Selanjutnya, kartu grafis kedua yang menggunakan GDDR5X adalah Nvidia Titan X (Pascal) pada 21 Juli 2016,^[26] GeForce GTX 1080 Ti pada 28 Februari 2017,^[27] dan Nvidia Titan Xp pada 6 April 2017.^[28]

Lihat pula

• Daftar laju bit antarmuka

Referensi

Pranala luar

• Introduction To GDDR5 SGRAM (by ELPIDA)
• Making Accurate Measurements on GDDR5 Memory Systems
• GDDR5 Pinout and Description