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Bereits im Dezember finalisierte Micron den GDDR5X-Speicherstandard. Zum damaligen Zeitpunkt waren die genannten Werte aber ausschließlich auf dem Papier fixiert, von Hardware war weit und breit noch nichts zu sehen. Dies änderte sich Anfang des Jahres und wir griffen das Thema mit ausführlichen Erklärungen zu den Neuerungen auf. Wie Micron heute bekanntgibt, sind die ersten Tests im Micron Development Center in München sehr gut verlaufen, sodass man im Sommer mit der Massenproduktion beginnen möchte. Die ersten Produkte mit GDDR5X sollen demnach ebenfalls in diesem Zeitraum erwartet.
Die erste echte GDDR5X-Hardware erreichte in München bereits Datenraten von 13 GBit/s und mehr. Mit den finalen Spezifikationen im September veröffentlichte Micron Zahlen von ersten Ausführungen mit 10 bis 12 GBit/s, plante aber schon damals mit bis zu 16 GBit/s. An diesen finalen Ziel hält man auch weiterhin fest, man ist allerdings positiv überrascht, an einem solch frühen Zeitpunkt die ersten Ziele bereits erreicht zu haben. Weiterhin gibt man bekannt, dass die 1. Generation an GDDR5X-Speicher in 20 nm gefertigt und eine Speicherkapazität von 8 GBit pro Chip (1 GB) erreicht.
Kommen wir aber noch einmal zu den Vorteilen, die Micron einmal mehr herausstreicht. Da wäre die Datenrate, die bei GDDR5-Speicher mit 2.000 MHz pro Speicherchip aktuell bei 8 GBit/s liegt. Micron spricht von ersten erfolgreichen Versuchen mit 13 GBit/s. Zudem steigt natürlich das Verhältnis Bandbreite zu Watt, denn der Speicher wird mit 1,35 V für die Versorgung und die I/O-Komponenten betrieben. Die höheren Datenraten erreicht der Speicher aber auch durch eine neue Signaltechnologie, die auf Quad Data Rate (QDR) beruht. Im Gegenzug ist ein doppelt so großer Prefetch bei den Speicherzugriffen von acht auf 16 Datenwörtern möglich, was wiederum 512 Bit per Array an Lese- und Schreibzugriffen ermöglicht.
Dank der leicht reduzierten Spannungen, der Möglichkeit einen Speicherrefresh pro Speicherbank auszuführen, einem Hibernate-Refresh sowie einem partiellen Refresh über nur eine Speicherbank hinweg soll die 1. Generation des GDDR5X-Speichers nicht mehr Energie verbrauchen, als der Vorgänger GDDR5. Die Rede ist von 2 bis 2,5 W pro Speicherchip. Auf eine Grafikkarte übertragen entspricht dies zwischen 10 und 30 W. Da nicht immer die maximale Ausbaustufe der 1. Generation des GDDRX5-Speicher eingesetzt werden muss (geplant sind Taktraten zwischen 1.250 bis 2.000 MHz), ist sogar eine leichte Reduzierung der Leistungsaufnahme möglich.
Neben der Leistung gibt es aber auch noch einige Änderungen des Packages bei GDDR5X. So ist der Chip mit 14 x 10 mm etwas kleiner als GDDR5-Speicher mit 14 x 12 mm, verfügt aber über ein BGA (Ball Grid Array) mit 190 Kontakten an der Unterseite, während GDDR5 nur 170 Kontakte benötigte. Laut Micron musste daher der Durchmesser dieser Balls reduziert werden (0,4 anstatt 0,47 mm) und auch der Abstand ist mit 0,65 mm gegenüber 0,8 mm deutlich geringer. Dies macht die Traces auf dem PCB, auf denen die Speicherchips untergebracht werden, etwas kleiner. Dies sorgt dafür, dass die PCBs etwas komplizierter zu fertigen sein werden. Die geringeren Abmessungen der Kontaktfläche aber vor allem der geringere Unterschied zwischen kürzester und weitesten Entfernung der Kontaktpunkte sollte für eine höhere Signalintegrität sorgen - angesichts der geplanten höheren Speicherbandbreite ein Pluspunkt für das Design. Ein GDDR5X-Chip-Package ist mit 1,1 mm übrigens genauso hoch, wie beim Vorgänger GDDR5.
Bereits angesprochen haben wir die Fertigung in 20 nm. Diese wird von Micron nun bereits seit geraumer Zeit verwendet und sollte über die kommenden Wochen und Monate eine immer bessere Ausbeute ermöglichen. Welche Bandbreite die Chips dann letztendlich in der Massenproduktion erreicht, lässt sich aber dennoch nur schwer abschätzen. Die Frage ist hier sicherlich auch, zu was die Speichercontroller der GPUs in der Lage sein werden, denn sie sind die zweite wichtige Komponenten für ein funktionieren von GDDR5X. Derzeit haben sich wieder NVIDIA noch AMD zur Unterstützung von GDDR5X geäußert, aber Micron wird die Technologie dazu sicherlich nicht ins Blaue hinein entwickelt haben.
Aus der Vergangenheit haben wir gelernt, dass die Speicherchips gerade zu Beginn deutlich mehr zu leisten im Stande waren, als durch die Speichercontroller abgerufen werden konnte. Dies liegt auch daran, dass die GPU-Hersteller mit den komplizierten Timings und Signallaufwegen zwischen GPU und Speicherchips zu kämpfen hatten. Hinzu kommt die frühe Planung der GPUs mit dem integrierten Speichercontroller, was eine spätere Reaktion auf neue Entwicklungen schwierig macht. So erschien die AMD Radeon HD 4870 am 19. Juni 2008 als erste Grafikkarte mit Unterstützung für den GDDR5-Speicher. 512 oder 1.024 MB GDDR5 mit 900 MHz waren damals verbaut. Die einzelnen Speicherchips erreicht eine Datenrate von 3,6 GBit/s, während Speicherhersteller damals schon Speicher mit 4,5 GBit/s ausliefern konnten. Es ist also zu erwarten, dass die ersten Grafikkarten mit GDDR5X-Unterstützung ebenfalls nicht das volle Potenzial des Speichers werden ausschöpfen werden.
Die 1. Generation von GDDR5X wird nicht günstig werden. Ein Chip mit 8 GBit wird teurer sein, als ein GDDR5-Speicherchip mit 4 GBit Kapazität. Die bereits angesprochenen komplexeren Strukturen für den Trace auf dem die Speicherchips auf dem PCB sitzen treiben den Preis ebenfalls in die Höhe. GDDR5X wird also wie High Bandwidth Memory eine teure Technologie sein, die wir ebenfalls nur auf High-End-Grafikkarten sehen werden.
Jetzt warten wir eigentlich nur noch auf die Ankündigungen von AMD und NVIDIA, die mit ihren nächsten GPU-Generationen bereits in den Startlöchern stehen. Bei AMD hat man diese mit der Polaris-Architektur zumindest teilweise bereits ausgeführt.