دیدگاه تحلیلگران درباره GDDR6X و LPDDR5X و استانداردهای دیگر

پذیرش فناوری‌های جدید در بازار نیازمند گذشت زمان است. در اوایل سال جاری میلادی، JEDEC اقدام به انتشار مشخصات نهایی DDR5 کرد و با این کار نشان داد که زمان انتقال صنعت به استانداردهای جدید، آغاز شده است. بر اساس اعلام کارشناسان TrendForce، این انتقال در طول چند سال اتفاق خواهد افتاد. درحالی‌که قرار است نخستین پلتفرم‌های سرور پشتیبانی‌کننده از DDR5 در اواخر سال ۲۰۲۱ وارد بازار شود، باید دید چگونه این فناوری می‌تواند در کوتاه‌ترین زمان ممکن، راه خود را برای ورود به کامپیوتر‌های شخصی باز کند. در همین حال، GDDR6 و LPDDR5 قرار است مدتی در بازار باقی بمانند، چرا که هنوز استانداردهای بعدی (GDDR6X و LPDDR5X) مورد پذیرش قرار نگرفته‌اند.

مشخصات DDR5 SDRAM با اهداف متعددی گسترش پیدا کرد؛ اما هدف اصلی آن را می‌توان مقیاس‌پذیری دانست.

از یک طرف، سرانجام سرورها از ماژول‌ حافظه تا ظرفیت ۲ ترابایت بهره‌مند خواهند شد؛ یعنی یک پردازنده مرکزی با سرور مجهز به هشت کانال حافظه و پشتیبانی از دو ماژول در هر کانال که می‌تواند با ۳۲ ترابایت حافظه DDR5 جفت شود؛ چنین ظرفیت‌هایی به استاندارد اجازه می‌دهد مدت‌زمان طولانی در بازار باقی بماند. از طرف دیگر، استاندارد نرخ انتقال داده را تا ۶۴۰۰ مگاترنسفر بر ثانیه توصیف می‌کند. سازندگان DRAM در گذشته توانایی فیزیکی دستگاه‌های حافظه خود را برای کار تا نرخ ۸۴۰۰ مگاترنسفر بر ثانیه نشان داده‌اند؛  اما این نرخ‌های قابل قبول هم از سوی تولیدکنندگان کامپیوتر شخصی و هم از سوی کاربران، مورد استقبال گرم قرار خواهد گرفت. DDR5 درکنار افزایش سرعت، می‌تواند برای بهبود کارایی حقیقی نوع جدید حافظه، روش‌های مختلفی ارائه دهد.

در حال‌ حاضر تمام تولیدکنندگان مطرح حافظه کامپیوتر (میکرون، سامسونگ و SK Hynix)، تراشه‌ها و ماژول‌های حافظه DDR5 خود را به نمایش گذاشته‌اند؛ اما هنوز دو مورد دیگر باقی است. بنابراین تولیدکنندگان پلتفرم همانند اینتل، AMD و IBM درکنار سایر برندها، مجبور به معرفی خود برای انتقال به نوع جدید DRAM هستند. با توجه‌ به این حقیقت که صنعت سرور، کمترین حساسیت را نسبت به هزینه دارد، پلتفرم‌های سرور نخستین مواردی خواهند بود که نوع جدیدی از حافظه را استفاده می‌کنند که شباهت زیادی به DDR4 دارد. اما کامپیوترهای شخصی پس از گذشت حداقل یک سال از فناوری جدید بهره‌مند خواهند شد.

مدتی قبل شرکت اینتل اعلام کرد که پلتفرم Sapphire Rapids قرار است برای سرورها و ابر کامپیوتر‌ها در اواخر سال ۲۰۲۱ دردسترس قرار گیرد و مهم‌تر آن که از DDR5 پشتیبانی خواهد کرد. برخلاف پردازنده‌های مرکزی سرور اینتل، EPYC AMD از طراحی Chiplet استفاده می‌کند و در پشتیبانی از حافظه هم تا حدودی انعطاف‌پذیرتر است؛ بنابراین در تئوری پلتفرم رمزگذاری‌شده Genova، ممکن است از DDR4 یا DDR5 پشتیبانی کند. در همین حال و بر اساس اطلاعات مختلف منتشرشده، می‌توان گفت پلتفرم AMD Genova از DDR5 پشتیبانی خواهد کرد. بنابراین انتظار می‌رود دو تأمین‌کننده اصلی پردازنده‌ی مرکزی سرور، سیستم‌عامل‌های پشتیبانی‌کننده از DDR5 را اواخر سال آینده میلادی منتشر کنند که از آن زمان به بعد، می‌توان گفت دوره DDR5 آغاز خواهد شد.

سرورها حافظه زیادی مصرف می‌کنند؛ بنابراین حتی اگر AMD و اینتل در اواخر سال ۲۰۲۱ سیستم‌عامل Genova و Sapphire Rapids را منتشر کنند، باز هم لازم است تولیدکنندگان DRAM حجم قابل توجهی DDR5 برای فروشندگانی همانند Dell و HP تولید و عرضه کنند. البته افزایش سطح پلتفرم‌های سرور نیازمند زمان است، بنابراین نباید انتظار داشته باشید پلتفرم‌های پشتیبانی‌کننده DDR5 حداقل تا سال ۲۰۲۳ جایگزین پلتفرم‌های پشتیبانی‌کننده DDR4 شوند.

از آن‌جایی که دسکتاپ و نوت‌بوک از نظر فناوری، عقب‌تر از سرور هستند، احتمالا AMD و اینتل پلتفرم‌های DDR5 برای کامپیوتر‌ شخصی را در سال ۲۰۲۲ یا بعد از آن، راه‌اندازی خواهند کرد. بنابراین ماژول‌های حافظه DDR5-6400 برای علاقه‌مندان به‌سادگی دردسترس قرار ندارد؛ مگر آن که اینتل و AMD تصمیم بگیرند سرعت کار را افزایش دهند.

GDDR5 از اواخر سال ۲۰۰۷ در حال ارائه کارت گرافیک بوده است و حتی در حال‌ حاضر برای برخی از محصولات سطح ابتدایی استفاده می‌شوند. در نقطه مقابل، تنها محصولات بازار که از GDDR5X استفاده می‌کردند پردازنده‌های گرافیکی پاسکال انویدیا بودند. کارشناسان TrendForce بر این باورند که GDDR6 در مقایسه با GDDR5X، عملکرد موفق‌تری دارد. از آن جایی که GDDR6 توسط جدیدترین کنسول‌های بازی مایکروسافت و سونی هم استفاده می‌شود، آمادگی دارد تا سال‌های طولانی محبوبیت خود را حفظ کند.

ناظران بازار انتظار ندارند GDDR6X که توسط کارت گرافیک Nvidia GeForce RTX 3080 و RTX 3080 استفاده می‌شود، به یک نوع گسترده DRAM تبدیل شود. حداقل دو دلیل برای آن وجود دارد؛ اولا GDDR6X در حال ‌حاضر استاندارد JEDEC نیست. دوما GDDR6X از سیگنالینگ مدولاسیون دامنه پالس سطح چهار (PAM4) استفاده می‌کند که اجزای آن در سطح کنترل، گران هستند و این در حالی است که مزایای ارائه‌شده توسط GDDR6X در برابر GDDR6، مناسب‌تر است. در همین حال، میکرون در استفاده از PAM4 یا حتی PAM8 برای پیشرفت DRAM، جدی است. انواع حافظه‌های HBM برای استفاده در کامپیوتر‌ شخصی، گران هستند و پیش‌بینی می‌شود در سال‌های آینده قیمت بالایی داشته باشند. بنابراین قرار نیست HBM به‌صورت گسترده برای این برنامه‌ها استفاده شود؛ اما به‌صورت طبیعی برای محاسبات پردازنده گرافیکی مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

به‌طور خلاصه، تحلیلگران TrendForce بر این باورند که GDDR6 در سال ۲۰۲۱، ۹۰ درصد بازار DRAM گرافیک را کنترل خواهد کرد و می‌توان آن را نتیجه‌ای فوق‌العاده برای یک استاندارد DRAM به حساب آورد که سال آینده وارد چهارمین سال خود خواهد شد.

مشخصات LPDDR5X توسط JEDEC در فوریه سال ۲۰۱۹، منتشر شد؛ اما ‌اکنون فقط کوالکام و سامسونگ موبایل، سیستم روی تراشه‌های پشتیبانی‌کننده LPDDR5 را معرفی کرده‌اند. در مقابل پلتفرم‌های تلفن همراه اپل و مدیاتک، کماکان به حافظه LPDDR4 و LPDDR4X وابسته هستند و به همین علت انتظار می‌رود نفوذ LPDDR5 در سال جاری، ۱۲ درصد باشد.

پردازنده‌های پیشرفته کوالکام در سال آینده (اسنپدراگون ۸۷۰) به استفاده از LPDDR5 ادامه خواهند داد و ممکن است کوالکام با توجه‌ به عملکرد اصلی پردازنده‌های خود که قرار است در سال ۲۰۲۱ معرفی شود، استفاده از DRAM جدید را گسترش دهد. همچنین مدیاتک قصد دارد حداقل دو پردازنده با پشتیبانی از LPDDR5 را در نیمه نخست سال ۲۰۲۱ منتشر کند؛ بنابراین انتظار می‌رود این پردازنده‌ها در اواخر سال ۲۰۲۱ یا اوایل ۲۰۲۲، نیاز گوشی‌های هوشمند را تأمین کنند.

بر اساس گزارش TrendForce، اختلاف قیمت LPDDR5 و LPDDR4X به حدود ۱۰ درصد کاهش یافته است. باتوجه‌به عملکرد بهتر و بهره‌وری بالاتر انرژی در حافظه جدید، به ‌نظر می‌رسد توسعه‌دهندگان پردازنده و تولیدکنندگان گوشی‌ هوشمند، تمایل بیشتری به استفاده از LPDDR5 در آینده دارند. بااین‌حال، LPDDR4 و LPDDR4X کماکان تا مدت‌زمان نامعلومی، تسلط خود را روی بازار حفظ خواهند کرد. به ‌نظر می‌رسد LPDDR5 از نرخ انتقال داده تا ۶۴۰۰ مگاترنسفر بر ثانیه پشتیبانی می‌کند؛ اما از آن جایی که برنامه‌هایی همانند هوش مصنوعی و پردازش گرافیک نیازمند پهنای باند بیشتری هستند، طرح پیشنهادی مبنی بر افزایش استاندارد تا ۸۵۳۳ مگاترنسفر بر ثانیه هم وجود دارد.

در حالت کلی می‌توان LPDDR5X را مشابه LPDDR5 دانست که این مسئله می‌تواند باعث سادگی استقرار آن شود. برای فعال کردن نرخ انتقال داده بالاتر و افزایش قابلیت اطمینان در حافظه‌های آینده موبایل، LPDDR5X برای بهبود نسبت سیگنال به نویز و کاهش خطای بیت و همچنین اکولایزر بازخورد تصمیم برای هر پین به منظور تقویت مقاومت کانال حافظه، تابع پیش‌تأکید را معرفی می‌کند. زمان نهایی شدن LPDDR5X مشخص نیست؛ اما در برخی مواقع و به‌صورت واضح با LPDDR5 رقابت خواهد کرد. همچنین در صورتی که یک کاربر تصمیم بگیرد به‌صورت مستقیم سراغ LPDDR5X برود و از LPDDR5 عبور کند، آن هم زمانی‌که استاندارد عمده و اصلی DRAM موبایل از تمام توسعه‌دهندگان پردازنده پشتیبانی نکند، شرایط جالبی شکل خواهد گرفت.

اپل از دهه ۱۹۹۰ به دلیل کمبود کامپیوتر، توانست خود را به یک غول پیشرفته فناوری تبدیل کند و ‌اکنون ۱۰ درصد بازار کامپیوتر‌های شخصی را دراختیار دارد. اپل به‌عنوان تولیدکننده کامپیوتر‌ لپ‌تاپ و تأمین‌کننده اصلی گوشی هوشمند، مصرف‌کننده اصلی حافظه‌های LPDDR به‌حساب می‌آید.

با توجه‌ به این واقعیت که سیستم M1 اپل به استفاده از حافظه‌ی LPDDR4X-4266 ادامه می‌دهد، احتمال اینکه شرکت، حداقل برای نوت بوک‌های خود به DRAM موبایل هم اعتماد کند، بسیار زیاد است؛ اما شرایط در کامپیوتر‌های رومیزی به چه صورت است؟ از آن جایی که اپل مجبور نیست به پردازنده‌های شخص ثالث اعتماد کند و صرف ‌نظر از هزینه‌هایی که فرض می‌کند پهنای باند حافظه برای عملکرد پردازنده‌های آن مهم است، می‌تواند از هر نوع حافظه‌ای که نیاز دارد، استفاده کند و این سؤال را به وجود خواهد آورد که اپل از کدام استاندارد حافظه برای کامپیوتر‌های خود استفاده خواهد کرد. پیش‌بینی برنامه‌های اپل نمی‌تواند کار جالبی باشد؛ زیرا این شرکت در حالت کلی اسرارآمیز است. با توجه‌ به اینکه اپل یکی از بزرگ‌ترین توسعه‌دهندگان سیستم‌عامل است، تصمیم‌های طراحی آن می‌تواند در کل بازار تأثیرگذار باشد.

سه نوع حافظه جدید وجود دارد؛ GDDR6X ،DDR5 و LPDDR5X اشاره کرد. این سه نوع حافظه برای انواع برنامه‌ها کاربرد دارند.

این مسئله که DDR5 به‌عنوان استاندارد بعدی برای کامپیوتر‌شخصی و سرور مورد استفاده قرار گیرد، تضمین‌شده است؛ اما برای تسلط روی بازار، قطعا نیاز به گذشت زمان است. در همین حال، مقیاس‌پذیری DDR5 هم از نظر عملکرد و هم از نظر تراکم، فناوری جدید حافظه را قادر می‌سازد دوام بسیار طولانی‌تری داشته باشد. DDR3 بیشتر از هفت سال در بازار بود و DDR4 هم در سال ۲۰۲۱ به رکورد هفت سال دست پیدا خواهد کرد. در مقابل باید دید GDDR6X در طولانی‌مدت تا چه اندازه موفق خواهد بود؛ زیرا هنوز باید تمام مزیت‌های سیگنالینگ PAM4 را به DRAM نشان دهد. استفاده از GDDR6 در کنسول بازی و کارت‌ گرافیک سطح ابتدایی، قطعا هزینه‌های DRAM را کاهش می‌دهد و این در حالی است که GDDR6X آماده است تا به یک حافظه برتر تبدیل شود؛ مگر اینکه توسط بیشتر از یک سازنده تولید شود.

در حال ‌حاضر LPDDR4X و LPDDR4 کماکان روی بازار تسلط دارند و حداقل برای چند سال دیگر شرایط بدین ترتیب خواهد بود. LPDDR5 ارزان‌تر از گذشته و دارای مزایای بیشتری نسبت به LPDDR4X است؛ بنابراین سال آینده با معرفی پردازنده‌های جدید مدیاتک، تعداد تراشه‌هایی که از LPDDR5 پشتیبانی می‌کنند افزایش خواهد یافت. هنوز مشخص نیست چه زمانی LPDDR5X برای تصویب توسط JEDEC ارسال خواهد شد؛ اما با سرعت انتقال داده ۸۵۳۳ مگاترنسفر بر ثانیه، می‌توان گفت که این نوع حافظه منطقی به ‌نظر می‌رسد.