GDDR7 paměť: Největší posun v oblasti VRAM za posledních deset let

Vývoj grafických pamětí narazil na fyzické limity standardu GDDR6. Tradiční techniky zvyšování propustnosti již nedokázaly držet krok s požadavky moderních architektur GPU, jako je NVIDIA Blackwell (řada GeForce RTX 50), aniž by se neúměrně zvýšila spotřeba energie a chybovost. Přechod na GDDR7 paměť není jen evolucí rychlosti, ale zásadní změnou signalizační vrstvy, která mění konstrukci řadičů, desek plošných spojů a způsob správy integrity dat. Koncem roku 2025 se GDDR7 stane dominantní pamětí vyšší třídy (RTX 5090, 5080), zatímco společnost AMD s architekturou RDNA 4 si prozatím zachová efektivnější přístup a bude používat osvědčené moduly GDDR6 a objemovou vyrovnávací paměť.

GDDR6 a GDDR6X: poslední fáze před změnou paradigmatu

GDDR6 zůstává i v roce 2025 nejrozšířenějším standardem, který využívá spolehlivou signalizaci NRZ (Non-Return-to-Zero ) s rychlostí 16-20 Gb/s na pin. Při zpracování masivních datových bloků a vysokých rozlišení se však nízká propustnost NRZ stala úzkým hrdlem.

Řešením byla GDDR6X, představená v generaci Ampere a použitá v řadě Ada, která nasadila modulaci PAM4. Ta přenáší 2 bity na symbol, čímž zdvojnásobuje účinnost přenosu při stejné taktovací rychlosti. Daní za tento výkon však byl nízký odstup signálu od šumu (SNR) a vysoká citlivost na kvalitu PCB. Extrémní nároky na chlazení a složitost vrstvy PHY přinutily inženýry hledat stabilnější cestu pro novou generaci Blackwell, kterou se stala modulace PAM3 ve standardu GDDR7.

GDDR7 paměť – technické pozadí : PAM3, NRZ a nová signalizační vrstva

Paměť GDDR7 zavádí PAM3 (tříúrovňovou pulzně amplitudovou modulaci), která je klíčovým vývojovým krokem mezi jednoduchostí NRZ a vysokou hustotou PAM4. Zatímco NRZ přenáší 1 bit na symbol a PAM4 přenáší 2 bity, PAM3 přenáší 1,5 bitu na symbol (kóduje 3 bity do dvou symbolů). Tento přístup dosahuje vyšší efektivní propustnosti než NRZ při zachování výrazně lepšího odstupu signálu od šumu(SNR) a nižší citlivosti na rušení než PAM4. Výsledkem je stabilnější přenos dat při extrémně vysokých frekvencích bez nutnosti neúměrně složité korekce chyb.

Paměť GDDR7 také podporuje dynamické přepínání mezi režimy PAM3 a NRZ, což umožňuje GPU optimalizovat spotřebu energie a integritu spojení v reálném čase podle aktuálního zatížení.

Do konce roku 2025 budou komerčně dostupné moduly GDDR7 dosahovat rychlostí v rozmezí 28-32 Gb/s na pin. Návrhové bloky IP řadiče jsou však již nyní připraveny na rozšíření na 36-40 Gb/s v budoucích revizích. Dosažení těchto hodnot si vyžádalo nasazení pokročilých ekvalizačních technik, přesnějšího trénování fyzické vrstvy (PHY) a optimalizované vrstvy dopředné korekce chyb (FEC). Ta je ve srovnání s řešením GDDR6X efektivnější, protože PAM3 přirozeně generuje nižší bitovou chybovost (BER).

• SNR (Signal-to-Noise Ratio) vyjadřuje poměr mezi užitečným signálem a šumem, přičemž vyšší SNR znamená čistší přenos dat a nižší chybovost.
• NRZ (Non-Return-to-Zero ) je signalizační metoda, při níž se data přenášejí pomocí dvou napěťových úrovní, což vede k jednoduchému, stabilnímu a energeticky úspornému přenosu.
• FEC (Forward Error Correction) je mechanismus opravy chyb, který dokáže odhalit a opravit chyby při přenosu dat, aniž by bylo nutné informace znovu odesílat.

Implementace NVIDIA Blackwell a přístup RDNA 4

V architektuře Blackwell zvolila společnost NVIDIA strategii součinnosti mezi vysokou propustností GDDR7 paměti a masivní vyrovnávací pamětí L2. Vlajková loď RTX 5090 využívá 512bitovou sběrnici, která při rychlosti 28 Gb/s zajišťuje propustnost přibližně 1,8 TB/s. Model RTX 5080 využívá 256bitové rozhraní, které při nasazení 32 Gb/s modulů dosahuje maximální rychlosti 1 024 GB/s. Tento přístup umožňuje společnosti Nvidia dosáhnout rekordní šířky pásma při zachování efektivního návrhu desky plošných spojů a nižší spotřeby energie paměťového subsystému.

Společnost AMD nadále využívá osvědčený standard GDDR6 s rychlostí 20 Gb/s pro RDNA 4. generace (např. Radeon RX 9070 XT). Díky 256bitovému rozhraní sběrnice dosahuje propustnosti 640 GB/s. Společnost AMD se v roce 2025 nezaměřuje na hrubý nárůst externí šířky pásma, ale na horizontální optimalizaci hierarchie mezipaměti. Větší a účinnější mezipaměť Infinity Cache třetí generace slouží jako filtr, který snižuje frekvenci přístupů k paměti VRAM, což společnosti AMD umožňuje kompenzovat absenci paměti GDDR7 ve střední a vyšší střední třídě při zachování nižších výrobních nákladů.

Hardwarové požadavky na GDDR7 paměť: PCB, PHY a napájení

Dosažení přenosových rychlostí v rozmezí 28-32 Gb/s vyžadovalo radikální přepracování fyzické vrstvy (PHY) a návrhu desky plošných spojů (PCB). Špičkové karty v roce 2025 používají vícevrstvé desky plošných spojů (často 12 a více vrstev) s extrémními požadavky na impedanční přizpůsobení. Kritickým prvkem je milimetrová přesnost přizpůsobení délky paměťové cesty (trace length matching), aby se eliminoval fázový posun signálu, a přísné oddělení cest, aby se minimalizovaly přeslechy, které by při třech úrovních napětí PAM3 mohly způsobit chyby v interpretaci symbolů.

Řadiče v grafickém procesoru Blackwell byly navrženy s důrazem na adaptivní ekvalizéry a pokročilé trénování rozhraní pro kompenzaci teplotních výkyvů v reálném čase. Napájecí obvody (VRM) musí vykazovat vysokou stabilitu při dynamickém přepínání mezi režimy PAM3 a NRZ. Provozní napětí kleslo na 1,2 V, což v kombinaci s nižšími požadavky na buzení signálu ve vrstvě PHY výrazně zlepšuje energetickou účinnost ve srovnání s GDDR6X (1,35 V).

Integrita dat a mechanismy RAS (Reliability, Availability, Serviceability)

S rostoucí rychlostí se druhým pilířem standardu GDDR7 stalo zabezpečení přenosu, které je klíčové zejména pro výpočetní techniku s umělou inteligencí. GDDR7 integruje pokročilé mechanismy, které byly dříve doménou serverových pamětí HBM:

• Detekce a oprava chyb probíhá přímo na paměťovém čipu, přičemž systém je schopen hlásit počet a typ opravených bitů řadiči v GPU.
• Otrávení dat. Tím se zabrání jejich použití ve výpočetním jádře, což zabrání pádu systému nebo znehodnocení trénování modelů umělé inteligence.
• Čištění na pozadí: Automatická kontrola integrity dat v buňkách probíhá na pozadí, čímž se eliminuje riziko náhodného převrácení bitů v čase (bit-rot).
• Parita příkazů/adres: Ochrana se již nevztahuje na samotná data, ale také na řídicí příkazy a adresy, což zabraňuje zápisu informací do nesprávných bloků paměti.

Díky těmto mechanismům je GDDR7 paměť v prosinci 2025 vysoce spolehlivou a cenově dostupnější alternativou k HBM3e pro okrajové akcelerátory umělé inteligence a inferenční servery, kde není kriticky vyžadována extrémní propustnost na jeden pin.

Paměti GDDR6 vs. GDDR6X vs. GDDR7 – klíčové rozdíly

Abychom mohli jasně porovnat rozdíly mezi jednotlivými generacemi pamětí, je užitečné podívat se na jejich klíčové specifikace v ucelené podobě. Následující přehled shrnuje, jak se liší ve způsobu signalizace, dosažitelných rychlostech, požadavcích na napájení, tepelné zátěži a složitosti implementace na úrovni řadiče a desky plošných spojů. Jedná se o klíčové vlastnosti, které přímo ovlivňují efektivitu paměťového subsystému v moderních GPU.

Parametr	GDDR6	GDDR6x	GDDR7
Signalizace	NRZ	PAM4	PAM3 NRZ
Typická rychlost	16-20 Gb/s	19-24 Gb/s	28-32 Gb/s
Výkon	~1,35 V	~1,35 V (1,8 V VPP)	~1,2 V
SNR	vysoký	nízký	střední až vysoký
Tepelné ztráty PHY	nízká	vysoká	nižší než GDDR6X
RAS/ECC	minimální	závisí na GPU	on-die ECC, parita, SCRUB
Složitost PCB	střední	vysoká	vysoká, ale méně citlivá než PAM4

Propustnost při stejné šířce sběrnice

Samotné srovnání technických parametrů ještě nevystihuje praktický dopad jednotlivých standardů na výkon grafických karet. Ten je dán pouze kombinací efektivní rychlosti paměti a šířky paměťové sběrnice. Následující tabulka ukazuje propustnost při identických konfiguracích rozhraní a umožňuje pochopit, proč GDDR7 paměť zásadně mění možnosti návrhu GPU v roce 2025.

Šířka sběrnice	GDDR6 – 18 Gb/s	GDDR6x – 23 Gb/s	GDDR7 – 32 Gb/s
128 bitů	288 Gb/s	368 GB/s	512 GB/s
192 bitů	432 GB/s	552 GB/s	768 GB/s
256bitový	576 GB/s	736 GB/s	1 024 GB/s
320 bitů	720 GB/s	920 GB/s	1 280 GB/s
384 bitů	864 GB/s	1 104 GB/s	1 536 GB/s
512bitový	1 152 GB/s	1 472 GB/s	2 048 GB/s

Poznámka k výkladu: Hodnoty v tabulce vycházejí z maximální certifikované rychlosti první vlny modulů (32 Gb/s). Zatímco u karet, jako je RTX 5080 (256bitová), je tato rychlost standardem, u extrémně širokých sběrnic, jako je 512bitová (RTX 5090), se z důvodu stability v prosinci 2025 v podstatě setkáváme s poněkud konzervativnějším taktem (28 Gb/s). Hodnota pro 512bitovou sběrnici tak představuje technologický strop a potenciál pro nejvýkonnější přetaktované modely.

konfigurace s 256bitovou GDDR7 paměti dosahuje propustnosti na úrovni nebo nad úrovní starších 384bitových řešení GDDR6X. Právě tato skutečnost umožnila inženýrům společnosti Blackwell Generation navrhnout desky plošných spojů efektivněji při zachování rekordní propustnosti.

Závěr

Nástup Blackwell Generation v roce 2025 potvrdil, že GDDR7 paměť nejsou jen o překonávání frekvenčních rekordů, ale především o chytřejším využití dostupné šířky pásma. Přechod na modulaci PAM3 umožnil výrobcům překonat hranici 1 TB/s i na 256bitových sběrnicích při zachování přijatelné spotřeby a teploty. Díky integrovaným funkcím RAS se tato technologie stává univerzálním řešením, které definuje nejen budoucnost špičkových her, ale také cenově dostupnějších pracovních stanic s umělou inteligencí.