GDDR也就是Graphics Double Data Rate DRAM的缩写,针对显卡设计的高性能DRAM有两个主要特点,一是高密度寻址能力,也就是颗粒的容量要高,以满足显卡对内存容量的要求和显卡设计的要求。高密度图形内存寻址只是设计要面对的一半问题,另一半就是性能,显存必须能提供高速传输,现在的GDDR显存可以提供超过1GT/s的数据传输率。下面这张图表代表了GDDR的发展趋势和主要特征。

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我们看到显存的发展趋势,从DDR->GDDR2->GDDR3->GDDR4,其中GDDR4还没有正式发布,GDDR2和GDDR3已经大量应用在高性能显卡中。先来看看它们的最高工作频率(由于是DDR,因此数据传输率要乘于2),GDDR2也是500MHz,而且GDDR2工作电压同DDR1一样是2.5V,因此功耗过高,不过GDDR2的接口界面是SSTL-18(1.8V工作电压)。GDDR3和GDDR2相比最大的区别在于降低了工作,GDDR3的最高工作频率是700MHz,目前三星已经推出550MHz的GDDR3,hynix将会推出700MHz的GDDR3。我们看到GDDR2和GDDR3内部都采用4bank结构,4bit prefetch数据存取,可见它们的架构同样是基于DDR2 SDRAM。GDDR3的接口是POD-18(pseudo open drain),这也是不同于GDDR2的地方。既然是基于DDR2架构,GDDR2和GDDR3的延迟要比DDR1高一些。从封装来看,它们用的都是144Ball FBGA,而且GDDR3都采用8M×32的配置方式,也就是说都是256兆位的大容量颗粒,前面说到GDDR要解决的问题之一就是高密度寻址能力。

  如果把眼光放远一点,我们可以看到GDDR4,但是我们注意到nVidia的标准和JEDEC及ATi的不一样,nVidia支持的GDDR4仍然是基于4bit prefetch的DDR2核心架构,它的最高频率达到1.2GHz,它内部cell单元的频率已经达到400MHz,这是相当惊人的程度。JEDEC(ATi)则采用8bit Prefetch架构,也就是DDR3的核心,不过DDR3的标准还没有最后确立,因此JEDEC标准的GDDR4什么时候能推出还很难说,GDDR4的最高频率达到了1.4GHz,此外它配置成16M×32的方式,相当于512兆位的容量。下面来看看nVidia和JEDEC(ATi)的GDDR4的相同点,它们都采用136Ball FBGA封装,工作电压1.8V,接口界面为POD-15(1.5V),它们内部都是8 bank结构,GDDR4的cas延迟目前还是未知数。

DDR3显存可以看作是DDR2的改进版,二者有很多相同之处,例如采用1.8V标准电压、主要采用144Pin球形针脚的FBGA封装方式。不过DDR3核心有所改进:DDR3显存采用0.11微米生产工艺,耗电量较DDR2明显降低。此外,DDR3显存采用了“Pseudo Open Drain”接口技术,只要电压合适,显示芯片可直接支持DDR3显存。当然,显存颗粒较长的延迟时间(CAS latency)一直是高频率显存的一大通病,DDR3也不例外,DDR3的CAS latency为5/6/7/8,相比之下DDR2为3/4/5。客观地说,DDR3相对于DDR2在技术上并无突飞猛进的进步,但DDR3的性能优势仍比较明显:
1)功耗和发热量较小:吸取了DDR2的教训,在控制成本的基础上减小了能耗和发热量,使得DDR3更易于被用户和厂家接受。
(2)工作频率更高:由于能耗降低,DDR3可实现更高的工作频率,在一定程度弥补了延迟时间较长的缺点,同时还可作为显卡的卖点之一,这在搭配DDR3显存的显卡上已有所表现。
(3)降低显卡整体成本:DDR2显存颗粒规格多为4M X 32bit,搭配中高端显卡常用的128MB显存便需8颗。而DDR3显存规格多为8M X 32bit,单颗颗粒容量较大,4颗即可构成128MB显存。如此一来,显卡PCB面积可减小,成本得以有效控制,此外,颗粒数减少后,显存功耗也能进一步降低。
(4)通用性好:相对于DDR变更到DDR2,DDR3对DDR2的兼容性更好。由于针脚、封装等关键特性不变,搭配DDR2的显示核心和公版设计的显卡稍加修改便能采用DDR3显存,这对厂商降低成本大有好处。

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