Entre la chèvre et le choux : Samsung et SK Hynix passent la seconde sur la LPPDR5T et la GDDR7

Au mois de février se tiendra l’ISSCC ; pas le sigle de la station spatiale internationale en copie carbone, mais plutôt celui de l’International Solid-State Circuits Conference – l’équivalent du salon de l’agriculture pour les semi-conducteurs. Et pas question d’y élire le plus séduisant mouton charolais (sur la base de sa dentition et de la densité de sa laine, entre autres critères) ; il s’agit plutôt d’exposer les dernières avancées en matière de DRAM ou de GDDR, pour nous limiter aux deux sujets abordés dans ce papier. En outre, tandis que bovins et ovins fleurent le terroir et la ruralité, GDDR7 et LPPD5T esquissent plutôt de vastes centres de R&D ; plus spécifiquement ceux de Corée du Sud, avec SK Hynix et Samsung.

Reconnaîtrez-vous le Brad Pitt – ou le Thimothée Chalamet pour être dans les goûts du moment - des moutons charolais ? © LBP / Anne-Lise Bertin

De la GDDR7 à 37 Gbit/s pour les futures cartes graphiques

Ainsi, Samsung débarquera au salon avec des puces de mémoire de GDDR7 de 16 Gb capables de faire germer 37 Gbit/s par broche. Le nom de la session annonce la couleur : « A 16Gb 37Gb/s GDDR7 DRAM with PAM3-Optimized TRX Equalization and ZQ Calibration ».

C’est donc un débit supérieur à celui de 32 Gbit/s évoqué pour la première génération de GDDR7. Plus récemment, du 36 Gb/s a aussi été avancé par la marque. Ce qui est acquis, c’est que le gap avec la GDDR6 / GDDR6X, qui a éclos à 14 Gbit/s et atteint son faîte théorique à 24 Gbit/s (un peu moins pour les puces qui équipent les cartes graphiques commercialisées ; la RTX 4080 SUPER plafonne à 23 Gbit/s).
Concernant la PAM-3 (Pulse Amplitude Modulation of 3-level), elle implique 3 bits logiques tous les deux cycles, contre un bit par cycle pour la NRZ et 2 bits pour la PAM4. Samsung prétend que la PAM-3 s’avère 25 % plus efficiente en matière de consommation d’énergie que la signalisation NRZ. Les puces de 16 Gbit ne marquent pas de progrès en revanche, et imposeront donc toujours huit modules pour 16 Go de VRAM.

I'm not attending this one, but here's a fascinating slide. Samsung confirms that GDDR7 uses PAM3 signalling.

NRZ is 0 or 1: 1 bit/cycle.
PAM3 is -1, 0, 1: 3 bit/2 cyc
PAM4 is 0, 1, 2, 3. 2 bit/1 cyc

80G Thunderbolt will also use PAM3. https://t.co/DJ8GvIDCJi pic.twitter.com/9Yw5zdUzDU

— ????????. ???????????? ???????????????????????????? (@IanCutress) December 4, 2022

Ce ne sera pas une grande révélation, mais la bande passante mémoire d’une carte graphique dépend de la vitesse mémoire et de son bus. Aucune Radeon ou GeForce récente n’exploite une interface de 512 bits (les RX 7900 XTX et RTX 4090 ont un bus mémoire de 384 bits), mais une rumeur a suggéré une telle largeur pour le futur porte-étendard de NVIDIA sous architecture Blackwell. Avec 37 Gbit/s et 512 bits, nous obtenons une bande passante de 2,3 To/s (pour ses GeForce RTX 40 Ada Lovelace, NVIDIA ne s’approvisionne pas chez Samsung mais chez Micron , marque qui promet des vitesses similaires). Pour la comparaison, celle de la RTX 4090 est de 1 To/s environ (1008 Go/s).
Vous pouvez jauger de l'impact de la bande passante mémoire sur les performances réelles dans les jeux grâce au cas de la Radeon RX 5600 XT notamment, une référence passée de 12 Gbit/s initialement à 14 Gbit/s (soit de 288 Go/s à 336 Go/s).

Pour en revenir à notre GDDR7, la valeur susmentionnée de 2,3 To/s est à prendre avec des pincettes. Il est cependant très probable que les Radeon RX 8000 et GeForce RTX 50 les plus haut de gamme exploitent de la GDDR7 afin d'améliorer leurs performances. Samsung prévoit une production de masse de puces GDDR7 à 32 Gbit/s dans le courant de l’année, tout comme Micron.

Une seconde génération de LPPDR5 Turbo chez SK Hynix

Du coté de SK Hynix, la présentation d’une LPPDR5 Turbo à 10,5 MT/s est dans les cartons. Le nom exacte de la promesse : « 1a-nm 1.05V 10.5Gb/s/pin 16Gb LPDDR5 Turbo DRAM with a WCK-Correction Strategy, a Voltage-Offset-Calibrated Receiver and Parasitic Capacitance Reduction », amen.
Nous avons donc à faire à des modules de 2 Go de LPPDR5T, basées sur la 4e génération de gravure 10 nm de la société ; elles moulinent à 1,05V et sont capables d’attendre 10,5 MT/s. La précédente génération, présentée en 2023 et massivement produite depuis novembre dernier, plafonne à 9,6 MT/s pour un débit de 76,8 Go/s.
Enfin, la GDDR7 sera aussi au menu, avec un papier intitulé « A 35.4Gb/s/pin 16GB GDDR7 with a Low-Power Clocking Architecture and IO Circuitry » en guise de mise en bouche. L’ISSCC se déroulera du 18 au 22 février à San Francisco.