邊緣AI推理趨勢(shì)下，GDDR7內(nèi)存有望勝出？

AI大模型的復(fù)雜度和精度不斷提高，導(dǎo)致了訓(xùn)練數(shù)據(jù)量和計(jì)算量急劇增加，進(jìn)一步促使了云端計(jì)算資源的集中使用。與此同時(shí)，隨著硬件技術(shù)的進(jìn)步和模型技術(shù)的發(fā)展，邊緣計(jì)算在低延遲、高帶寬、隱私保護(hù)等方面展現(xiàn)出較強(qiáng)優(yōu)勢(shì)，使得大模型在邊緣端的推理逐漸成為可能，也進(jìn)一步推動(dòng)了AI推理向邊緣下沉的趨勢(shì)，以降低對(duì)云端計(jì)算的依賴、提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

在邊緣進(jìn)行AI推理意味著一系列重要的變革，內(nèi)存創(chuàng)新首當(dāng)其沖，不論是內(nèi)存的帶寬、容量、功耗管理，還是安全性、穩(wěn)定性等方面，AI邊緣推理需要新的內(nèi)存技術(shù)來提供支持。日前，Rambus半導(dǎo)體IP產(chǎn)品管理總監(jiān) Nidish Kamath在接受<與非網(wǎng)>采訪時(shí)表示，GDDR7技術(shù)有望在邊緣AI推理中發(fā)揮重要作用。

Rambus半導(dǎo)體IP產(chǎn)品管理總監(jiān)? ?Nidish Kamath

邊緣計(jì)算，四大內(nèi)存需求凸顯

“對(duì)于AI訓(xùn)練來說，內(nèi)存帶寬和容量至關(guān)重要；而AI推理方面，尤其是需要實(shí)時(shí)操作時(shí)，內(nèi)存吞吐速度和低延遲則非常關(guān)鍵”，Nidish Kamath表示，“隨著AI驅(qū)動(dòng)的邊緣和終端應(yīng)用越來越多地運(yùn)行推理時(shí)，兼具出色帶寬和延遲表現(xiàn)的內(nèi)存解決方案將成為首要需求?！?/p>

相對(duì)于云端AI來說，邊緣AI存在非常多樣化的應(yīng)用場(chǎng)景，包括視覺/圖像處理、實(shí)時(shí)計(jì)算、大規(guī)模存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)相關(guān)應(yīng)用等，這對(duì)內(nèi)存技術(shù)帶來哪些特定需求？

Nidish Kamath表示，目前主要體現(xiàn)在四方面：首先是高帶寬，對(duì)于圖像/圖片處理，以及實(shí)時(shí)計(jì)算來說，需要高內(nèi)存帶寬去應(yīng)對(duì)海量數(shù)據(jù)；其次是低延遲，內(nèi)存訪問延遲必須被最小化，以支持實(shí)時(shí)決策和響應(yīng)能力；第三是能源效率，邊緣設(shè)備通常由電池供電或在資源受限的環(huán)境下運(yùn)行，所以內(nèi)存技術(shù)必須做到節(jié)能；第四是可靠性，邊緣設(shè)備可能在苛刻條件下運(yùn)行，所以內(nèi)存技術(shù)必須可靠且能抵御環(huán)境因素影響。

GDDR內(nèi)存的“勝算”

對(duì)于當(dāng)前主流的內(nèi)存技術(shù)來說，它們各有所長，但是應(yīng)用到邊緣計(jì)算場(chǎng)景中，還要結(jié)合具體需求來綜合考量。例如：

• DDR內(nèi)存被廣泛應(yīng)用于臺(tái)式機(jī)、筆記本電腦以及數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，它平衡了性能、功耗和成本，成為各大應(yīng)用的多功能齊備的選擇。不過，它在滿足密集型邊緣計(jì)算任務(wù)高帶寬需求時(shí)有不足。
• LPDDR內(nèi)存為低功耗而設(shè)計(jì)，成為電池設(shè)備的理想選擇，已被廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、平板和筆記本中。盡管它具備高能效，但是無法滿足高帶寬邊緣計(jì)算應(yīng)用的高性能要求。
• 風(fēng)頭正勁的HBM結(jié)合了2.5D/3D架構(gòu)和更廣泛的接口，在擁有比GDDR6更低時(shí)鐘頻率的同時(shí)，保持了整體更高的吞吐量和每瓦更高的帶寬效率。它雖然適用于AI/ML和高性能計(jì)算應(yīng)用，但是成本較高，實(shí)施也更為復(fù)雜，對(duì)于較低密集型任務(wù)而言也許并非必需。

這些內(nèi)存技術(shù)給多種AI推理應(yīng)用帶來選擇，由于DDR4在筆記本和臺(tái)式電腦中有長期的應(yīng)用歷史，一些系統(tǒng)往往會(huì)采用這種經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的內(nèi)存，同時(shí)，DDR5也在考慮范圍內(nèi)。另一個(gè)選擇則是LPDDR，它被應(yīng)用于數(shù)十億部手機(jī)中，目前已迭代至最新的LPDDR5X。

與上述內(nèi)存技術(shù)相比，GDDR作為一款高性能內(nèi)存解決方案，通過平衡成本、性能和效率等關(guān)鍵因素，可以被應(yīng)用于多種計(jì)算密集型應(yīng)用。

Nidish Kamath指出，首先，GDDR采用傳統(tǒng)2D架構(gòu)，相比于HBM更復(fù)雜的2.5/3D架構(gòu)，它可以被直接操作，而更低的復(fù)雜性和簡易操作可以降低成本；其次，在2D架構(gòu)的內(nèi)存技術(shù)（GDDR,DDR,LPDDR）中，GDDR可以在設(shè)備中提供更高帶寬，從而支持更高性能；第三，相較于DDR或LPDDR，GDDR可以用更少的內(nèi)存設(shè)備實(shí)現(xiàn)目標(biāo)帶寬，因此它有著根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)來提供最佳能效的潛能。

最新GDDR7方案實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵指標(biāo)突破

“GDDR7內(nèi)存在帶寬的關(guān)鍵參數(shù)方面大放異彩，比如通過32Gbps的數(shù)據(jù)速率和32位的寬接口，GDDR7設(shè)備可以提供128GB/s的內(nèi)存帶寬，兩倍于其它任何代替解決方案”，Nidish Kamath指出，“對(duì)于AI推理，GDDR7內(nèi)存可以實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的速度、帶寬和延遲表現(xiàn)?！?/p>

Rambus今年4月推出的GDDR7控制器IP，?進(jìn)一步針對(duì)服務(wù)器等所需的內(nèi)存吞吐量等關(guān)鍵性能進(jìn)行了優(yōu)化。它可以提供40Gbps的性能，單個(gè)GDDR7內(nèi)存設(shè)備可提供160GB/s的可用帶寬。為了最大限度地提高總線效率，該控制器IP使用先進(jìn)調(diào)度算法來重新排序隊(duì)列中的用戶請(qǐng)求，在維持訪問限制和一致性規(guī)則的同時(shí)，會(huì)選擇處理隊(duì)列中的下一個(gè)最佳請(qǐng)求，以此實(shí)現(xiàn)高效率，并將所有請(qǐng)求的延遲時(shí)間降至最低。

具體而言，GDDR7內(nèi)存控制器IP功能包括：

支持以每引腳高達(dá) 40 Gb/s 的速率運(yùn)行；支持包括PAM3和NRZ信號(hào)在內(nèi)的所有GDDR7鏈路功能；支持多種GDDR7設(shè)備尺寸和速率；專門針對(duì)各種流量情況進(jìn)行優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)高效率和低延遲；靈活的AXI接口支持；專門針對(duì)各種流量情況進(jìn)行優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)高效率和低延遲；可靠性、可用性和可維護(hù)性（RAS）功能，例如端到端數(shù)據(jù)路徑奇偶校驗(yàn)、存儲(chǔ)寄存器奇偶校驗(yàn)保護(hù)等；全方位的內(nèi)存測(cè)試支持；提供針對(duì)客戶和第三方物理層的集合支持。

看好中國市場(chǎng)GDDR7四大應(yīng)用方向

如何看待GDDR7在中國市場(chǎng)的應(yīng)用和發(fā)展？Nidish Kamath認(rèn)為主要有以下方向：

首先，AI和ML應(yīng)用需要高速處理海量數(shù)據(jù)，而GDDR7的卓越性能可以加速AI模型訓(xùn)練和推理過程。隨著AI應(yīng)用在電信、機(jī)器人、汽車等領(lǐng)域持續(xù)增長，GDDR7的重要性將日益凸顯。

其次是數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算，隨著中國對(duì)云服務(wù)器的需求不斷增長，數(shù)據(jù)中心要求更高效和更快速的內(nèi)存解決方案。GDDR7在提高服務(wù)器性能、優(yōu)化云計(jì)算服務(wù)的效率和可靠性方面將起到關(guān)鍵作用。

第三是汽車行業(yè)，中國是電動(dòng)車輛的領(lǐng)先市場(chǎng)，并且在自動(dòng)駕駛技術(shù)方面投入巨大。GDDR7在處理自動(dòng)駕駛車輛的感應(yīng)器和攝像機(jī)生成的海量數(shù)據(jù)方面至關(guān)重要，可以優(yōu)化決策能力和整體安全性。

第四是高性能計(jì)算領(lǐng)域，對(duì)于智能計(jì)算、科學(xué)模擬、金融模型、氣候模型等需要較高計(jì)算能力的高性能應(yīng)用來說，GDDR7有明顯的容量優(yōu)勢(shì)，

“在下一波AI推理浪潮中，新款GDDR7控制器IP將提供服務(wù)器和客戶端所需的突破性內(nèi)存吞吐量，提供功能齊全、帶寬效率高的解決方案”，Nidish Kamath表示，“隨著新方案通過更多內(nèi)存供應(yīng)商的模型驗(yàn)證，GDDR7內(nèi)存技術(shù)將取得更進(jìn)一步的發(fā)展?！?/p>