NVIDIA新一代顯卡即將出爐，盡管對于個中細節并不了解細節，但業界普遍認為無論是NVIDIA還是AMD，新一代顯卡搭載GDDR6顯存可能性極高。什么？我的電腦才用上DDR4，怎么顯卡就用GDDR6了？而且頻率還跑得那么高？是不是理不清它們之間的關系？下面就讓我們重新回顧一下顯存的發展歷史，展望下一代GDDR6顯存的一些新特性。

其實DDR內存和GDDR顯存本來就是同宗同源，初期時DDR/GDDR、DDR2/GDDR2其實規范差異很小，頻率等參數基本上都是一致，兩者不分家，因此當時顯卡即可以用DDR2顆粒，也可以用GDDR2顯存顆粒。

這個圖表是不是很熟悉？

▲DDR的帶寬發展遠遠跟不上GDDR

因此顯存與內存分道揚鑣是基于技術需求上的考慮，畢竟術業有專攻，GDDR顯存的推出就是更好地滿足GPU胃口，達到更好的性能。

但是后期由于超大規模集成電路技術飛速進步，加上人們對于顯卡性能日益增長的需求，普通的GDDR/GDDR2顯存已經不能滿足顯卡GPU高速交互數據需求，畢竟GPU沒有像CPU那樣設計有大容量L1、L2、L3緩存，而且GPU與顯存之間的數據交換非常頻繁，還是那種大容量的紋理貼圖數據，需要更高的顯存帶寬；其二是顯存可以直接集成于顯卡PCB上，不必像內存那樣做成獨立部件，又要考慮走線、信號傳輸延遲，可以專門做定向優化，同時提高顯存位寬有利于減少顯存顆粒，在顯卡上實現更高容量的顯存集成。

▲DRAM針對不同用途的定向演化

GDDR（Graphics Double Date Rate SDRAM，雙倍速率同步動態隨機存儲器）

和DDR一樣都是采用2bit預取，同時可以在一個時鐘周期的上升沿和下降沿分別傳輸一次數據，這樣就實現單時間周期兩倍的傳輸速率。但此時GDDR頻率并不比DDR要高出多少，但是GDDR為了追求更高的頻率，在延遲要求上有所放寬。

GDDR顆粒為了追求大位寬，因此容量會特別小，那時候都是8×16Bit的規格，也就是一顆GDDR顯存才16MB大小，而同期的DDR內存顆粒可以做到32甚至64MB大小。

如果你浸淫在PC DIY界多年，你可能會記得以前DDR、GDDR顯存顆粒都是這種多腳的TSOP封裝，而且GDDR顯存顆粒體積也很大。

▲DDR內存

后期由于光刻工藝升級以及追求更加的封裝面積，存儲廠商在GDDR上實現了BGA封裝技術，也就是針腳不外露，全部藏在底部。同時實現了32bit的顯存位寬，并且一直延續至今。

GDDR2

技術細節同樣來自于DDR2，和DDR2一樣GDDR 2bit的預取升級到4bit，相比DDR1代可以將頻率翻倍。不過由于GDDR2跑得比DDR2還快，誕生時間早，工藝上可能稍微欠缺了一點，工作電壓高達2.5V，盡管等效工作頻率高達1GHz，但巨大的發熱量甚至媲美GPU核心，需要專門的散熱片輔助散熱。

▲DDR2內存

因此采用GDDR2顯存的顯卡都是曇花一現，只有NVIDIA的FX5800 /5600 Ultra、ATI9800Pro用過，很快就消息了，可以說GDDR2是個失敗的產品。

▲ATI9800Pro

GDDR3

被GDDR2坑過后，大家都認為存儲標準制定方JEDEC跑得實在是太慢了，GDDR、GDDR2標準嚴重不符合顯卡GPU發展需求，NVIDIA、AMD開始聯手對GDDR3標準實施深入的指導，因此GDDR3可以說真正地與DDR3分道揚鑣，技術標準得到大幅度提升。

▲DDR3內存

深刻地認識到GDDR、DDR應用場景完全不同，因此設計之初就應該考慮到這個問題，考慮到高速讀寫需求，GDDR3設計有兩條獨立的數據選擇脈沖DQS，一條用于讀取，另一條用于寫入，這樣互不干擾，因此GDDR3讀寫數據速度要比GDDR2快多了，畢竟GPU存取數據頻繁程度高，GDDR3的新設計可以讓顯存效率大幅度提升。

盡管GDDR3保留GDDR2的4bit預取，但對GDDR3也修改I/O控制電路，新的電路設計可以最大程度降低電流，工作電壓也隨之下降到1.8V，間接地控制住功耗和發熱量，一舉解決GDDR2存在的弊端。

都說工藝是提升性能、頻率的良方，GDDR3憑借制程工藝紅利，從1GHz不斷攀升，一直走到了2.5GHz，因此其生命線長達五年才落幕。

▲奇夢達的GDDR3

▲三星的GDDR3

GDDR4

可能是GDDR3跑得太快，標準對于往后幾代GPU來說還算是夠用，加上NVIDIA與ATI之間競爭日益劇烈，就GDDR4標準制定分歧嚴重，最后NVIDIA明確表示不支持GDDR4，顯卡產品也并沒有采用，最終標準GDDR4由ATI一手操辦，但缺乏NVIDIA的支持，存儲廠商只有小規模試產，AMD也只有三款非主流產品采用了GDDR4顯存，因此GDDR4起不了什么浪花。

▲DDR4內存，已經和GDDR4顯存沒有瓜葛了

事實上，GDDR4技術是有巨大進步，使用DDR3的8bit預取技術，這個也是NVIDA與ATI矛盾發展的開端。然后采用了Data Bus Inversion技術，提高數據精度、降低工作電壓至1.5V，繼續降低功耗。

而GDDR4頻率起步就是2GHz水平，其后雖然有更高頻率顆粒出現，但是由于NVIDIA的不支持，市場太小導致生產成本高漲，加上AMD顯卡性能不如同期N卡，GDDR4很快就被歷史所遺忘。

▲AMD Radeon HD2600XT用的就是GDDR4

GDDR5

GDDR顯存的命運總是那么跌宕起伏，奇數代的顯存總是存活得更久，2012年GDDR5顯存終于登上舞臺，在繼承GDDR4的8bit預取，加上QDR雙數據總線、4路bank設計讓GDDR5顯存頻率突飛猛進，一路高歌，一并沖上8Gbps。

盡管GDDR5只有32bit的顆粒，但是它擁有兩條并行的數據總線，那么他的工作模式就相當靈活，可以自由在32bit、16bit一下工作，同時一個32bit顯存控制器也能控制兩個GDDR5顯存，實現了顯存容量翻倍。

根據當時NVIDIA 200系列顯卡上市情況來看，即便是采用相同GPU核心，使用GDDR5顯存會比GDDR3顯存，綜合性能提升20%以上，這個提升幅度相當驚人。也因此GDDR5能夠經久不衰，一直到1000系列還在用，而且頻率不斷在進步，達到8Gbps的巔峰。

▲三星GDDR5

GDDR5X

嗯？怎么突然冒出個GDDR5X，GDDR6哪里去了？這可不得怪JEDEC標準定制得太慢，NVIDIA已經忍不住了，聯合美光推出了這樣一個半代產品GDDR5X，還是高端NVIDIA顯卡獨占。

GDDR5X可以視為GDDR6的先行版，它繼續將預取從8bit提升至16bit，使用了改進版的QDR 4倍數據倍率技術，也就是說每個時鐘可以傳輸4bit數據！GDDR5X的電壓下降到1.35V。最終我們見到首批使用GDDR5X顯存頻率可以高達10Gbps，據說后續還會有14Gbps的版本面世。

▲美光GDDR5X

GDDR6

GDDR6標準終于姍姍來遲，即將到來的NVIDIA 11系列顯卡肯定是要用上它的。和GDDR5X一樣采用了16bit預取，這已經是被證實提高數據傳輸速度最為有效的方法。其次就是GDDR6終于一改以往GDDR1/2/3/4/5/5X只有一個讀寫通道問題，使用雙通道，雖然位寬變小了，但是實際上效率更高以后，會帶來明顯的性能提升。

其次就是顯存容量的進步，原本GDDR5最常見的都是8Gb單顆粒，而GDDR6標準下最高可以達到32Gb，換算過來單顆粒就是4GB，好處顯而易見，那就是低端顯卡單顆粒就搞定了，還要什么HBM2？高端3顆也就滿足12GB，推算頂級顯卡384bit顯存位寬計算，搭載12顆就能達到48GB，難怪NVIDIA絲毫沒有在消費級游戲卡上用HBM2顯存的意思。

▲GDDR6帶寬可以達到896GB/s，這是美光提供的數據

此外GDDR6修改了封裝方式，減少了底部接口數目，從190 ball減少至180ball，尺寸更小，這樣應用場景更為寬闊。

▲GDDR6優勢——針腳少、尺寸更小、效能更高

目前全球三大存儲芯片廠商三星、海力士和美光都推出了自己的GDDR6計劃，不過由于技術實力差異和產品研發路線不同等因素，這三家的產品還存在一定的區別。

三星

期初三星在GDDR6上也是雷聲大雨點小，推出GDDR6的時機也要晚于其余兩家，但三星厚積薄發，一推出的GDDR6顯存規格就是最高的，1Y nm工藝（10-16nm），單顆粒2GB，速度最高可達18Gbps，超過了JEDEC規范。

海力士

首批采用21nm工藝，單顆粒1GB容量，速度有10/12/14Gbps，也超過GDDR5X現時的極限，比較有趣的是，GDDR6電壓應該是1.35V，海力士研發出1.25V低電壓版的GDDR6顯存，估計是為筆記本設備研發的。

美光

美光是最早、也是最積極推進GDDR6顯存的存儲廠商，將會采用16nm工藝制造，也是單顆粒8Gb，速度10-14Gbps不等，而且也有對應多款1.25V低電壓版GDDR6顯存。

如今GDDR6顯存依靠高頻率、高容量和低功耗特性，將會在未來新一代游戲顯卡上大方異彩，為新架構顯卡帶來更強大的綜合性能，而且對比成本居高不下、封裝難度高的HBM 2顯存來講，GDDR6顯然更加實惠，更易于往中低端顯卡推廣。