SK海力士如何以设计创新实现GDDR7速度新巅峰

挑战传统，打破限制，勇攀高峰，打破常规者们在寻求开创性解决方案的过程中重塑规则。继SK海力士品牌短片《谁是打破常规者》播出后，将推出一系列文章，展示公司在重塑技术、重新定义行业标准方面采取的各种“打破常规”的创新举措。本系列第六篇文章将重点介绍公司如何通过设计创新成功研发出行业领先的GDDR7。

“在事成之前，一切总看似不可能。“纳尔逊·曼德拉（Nelson Mandela）的这句名言强调了不断克服看似无法逾越的挑战以达成目标的重要性，而这一方法对于在快速发展的半导体行业中取得成功至关重要。

随着行业标准的不断更新，半导体公司肩负重任，需要寻找符合这些标准的必要技术解决方案。SK海力士在这一领域积累了丰富的经验，公司近期成功实现的最新GDDR1（图形用DRAM）——GDDR7提升后的速度规格，正是其卓越实力的有力证明。

1图形用双倍数据传输率存储器（GDDR, Graphics DDR）:由JEDEC固态技术协会规定的标准图形用DRAM规格，为了更快地处理图形而制定，是目前人工智能和大数据应用中最受欢迎的存储器芯片之一。

本系列第六篇文章将聚焦公司如何通过设计与技术创新和跨部门协作，成功研发出业内领先、运行速度最快的GDDR7。

使命：寻求技术解决方案

以满足GDDR7速度标准

传统上应用于图形处理和游戏的GDDR DRAM，如今凭借其并行处理能力和随产品迭代而不断提升的速度和功耗效率等先进规格，已被广泛应用于人工智能、高性能计算（HPC）和自动驾驶等多个领域。

为满足GDDR7提升后的行业速度标准，SK海力士在设计与技术方面进行了关键创新

JEDEC固态技术协会是微电子行业的全球标准化机构，负责制定GDDR存储器标准，其中包括了不断提高的速度标准。举例说明，该协会把数据传输速率从GDDR5的每引脚5-10Gbps（每秒5-10千兆比特）提升到了GDDR6的14–20Gbps（每秒14-20千兆比特）。针对GDDR7，JEDEC固态技术协会设定了24–32Gbps（每秒24-32千兆比特）的目标数据传输速率范围，此举给一众半导体公司带来了更大压力，迫使其不得不进行调整以满足最新规格。

GDDR7规格中的一项主要变化是引入了新的信号传输接口，目的是实现目标高速率。在JEDEC固态技术协会制定的DRAM产品标准中，GDDR7是首个被要求使用创新性脉冲幅度调制（PAM, Pulse Amplitude Modulation）2方法来实现高频运行的。与传统的不归零（NRZ, Non-Return-to-Zero）3接口采用双电平传输数据不同，全新的PAM3系统采用了三个电平，可以实现更高的数据传输速率，从而提升性能。

2脉冲幅度调制（PAM, Pulse Amplitude Modulation）：一种信号处理过程，将信号在特定时间的幅度表示为二进制数，使连续模拟信号转换为离散模拟脉冲。

3归零 （NRZ, Non-Return-to-Zero）：一种简易的信号传输接口，通过信号的两个电平来传输信息。顾名思义，它所传输的信号在转换为二进制数时，不会变为零。

采用三个电平传输数据，PAM3的数据传输速率比采用双电平的NRZ接口更快

为了满足高数据传输速率规格的严苛要求，并支持PAM3接口，GDDR7产品必须采用多项前沿技术和设计创新。除了面临这些技术挑战外，SK海力士还须对此前用于GDDR6的测试方法进行彻底革新。在测试过程中，公司在确保产品在实际系统环境中与设备测试阶段达到相同性能方面，遇到了不小的挑战。

在设计技术创新和重新审视测试方法的使命中，SK海力士充分利用了其卓越的设计专长、集合全公司深厚的技术实力，展现出应对新挑战时所具备的成熟能力。

设计创新、协作，及新测试方法，

助力实现速度目标

SK海力士借鉴了其在GDDR6开发过程中的宝贵经验，并在GDDR7项目中开展了跨部门协作，针对多个关键设计要素进行了优化，同时整合了先进技术，以实现极具挑战性的产品速度目标。

在量产的DRAM产品中，SK海力士率先将T型线圈4电感器融入其设计之中，这一决策是在经过多次严谨的测试和评估，并对金属层进行了优化后做出的。T型线圈通过有效降低高频损耗，显著提升了信号完整性，从而扩大了数据眼图裕量5，进而实现了可靠的高速数据传输。

4T型线圈：一种常用于模拟和射频电子的感性电路，用来提高信号完整性和电路整体性能。

5数据眼图裕量：数字信号眼图所标示的安全裕量，是信号完整性的一种呈现方式，可确保高速通信系统中的可靠数据传输。

SK海力士推出了多项设计创新，以满足GDDR7更高的速度标准

SK海力士还采用了成熟稳健的写入时钟（WCK）架构，这是一种专门用于数据输入和输出操作的高速时钟信号。这一设计使得数据传输的时序控制更加精准，从而实现了更高的数据传输速率。为了在高速下保持稳定的数据传输，公司将散热基板的层数从4层增加至6层，并采用环氧树脂模塑料（EMC, Epoxy Molding Compound）6作为封装材料，以降低热阻。

6环氧树脂模塑料（EMC, Epoxy Molding Compound）:半导体封装的重要材料，用于密封芯片，使其免受潮湿、高温、震动的影响。

为了提升测试环境并确保性能的一致性，公司还特别组建了一支专业团队。该团队构建了一个评估、分析及管理环境体系，以确保模拟结果与实际系统实施效果的一致性。此外，该团队还明确了保障系统环境特性的关键设计参数，并开发了用于高速运行的电路方案。

在PAM3测试方面，SK海力士首先通过生产测试芯片，成功验证了PAM3运行的可行性。此外，公司亟需一种解决方案，以便在采用NRZ信号的现有量产设备上对PAM3进行测试。通过与相关部门积极协作及测试工作组的不懈努力，公司利用NRZ信号传输设备对PAM3进行了功能验证和量产测试，这一举措使得SK海力士能够在没有全新测试基础设施的情况下，显著提升了GDDR7的多电平I/O的验证能力。

除提升速度和集成PAM3信号传输相关的创新外，SK海力士还通过支持异构电源模式，确保了GDDR7在功耗效率方面的竞争优势。这一突破性进展使得产品能够在更低的电压下高效运行，公司因此显著地提升了节能效果。

重新定义速率与功耗效率的新标杆

凭借超快的数据传输速率和数据处理速度，GDDR7提供了行业领先的产品规格

凭借卓越的内部协作能力、克服技术难题的实力，及以往在GDDR领域积累的丰富经验，SK海力士于2024年7月成功研发出业界领先的GDDR7。这款开创性产品实现了行业领先的32Gbps（每秒32千兆比特）的数据传输速率，比上一代产品快60%以上，并且根据实际情况，其数据传输率可最高提升至40Gbps（每秒40千兆比特），展现出无与伦比的性能潜力。

SK海力士GDDR7在应用于高端显卡时，其数据处理速度可突破每秒1.5TB，相当于每秒可处理300部容量分别为5GB的全高清电影。总体而言，与上一代产品相比，该产品的热阻降低了74%。

除了提高速度和散热性能外，与上一代产品相比，SK海力士还将功耗效率提高了50%以上。这一改进对于确保GDDR7在人工智能等更高要求应用领域中保持高性能，同时最大程度地降低能耗，具有至关重要的意义。

这些卓越的性能突破使SK海力士的GDDR7达到了全球最高规格。此次研发不仅提升了产品的特性，更确立了其在高速传输方面的领先地位，这也将使移动端存储器等其他DRAM产品从中受益，进一步巩固了SK海力士在高速解决方案领域的主导优势。

打破常规者专访：

图形设计组，车镇烨组长

本文采访了DRAM设计部图形设计组（主要负责设计图形DRAM）的车镇烨组长，以深入了解公司在GDDR开发领域所采取的创新策略。作为曾经主导GDDR7设计工作的专家，车镇烨无疑是阐述不断提高速度特性带来的挑战，以及下一代GDDR存储器发展目标的最佳人选。

Q：随着DRAM产品的更新换代，JEDEC固态技术协会对速度规格的要求显著提升。您认为在持续地实现如此程度的速度提升时，最大的阻碍是什么？

A：“在确保速度特性方面，单靠设计方案来实现是有局限性的。只有将设备、规格、测试和封装等前沿技术元素与设计创新相结合，才能达成这一目标。”

“最具挑战性的方面在于持续监测市场需求，并前瞻性地识别出需要开发的技术。关于后者，通过与相关部门紧密协作，积极筹备必要的基础技术尤为重要。”

Q：作为团队领导者，您会关注哪些方面来鼓励团队成员不断发挥创造力，并超越局限？

A：“为了实现既定目标，我倾向于跟团队成员讨论来确定方向，大胆地承担新任务。无论前方道路上有多少挑战，我们都将其视为磨砺技能、重新定义极限的机会。”

“尤其是，新任务无法仅依靠设计团队独自完成，必须与相关部门展开深入协作。因此，我竭尽所能地去营造一个鼓励团队成员自发与其他部门携手合作的氛围。”

Q：在SK海力士正在着手研发下一代GDDR产品，您能否简要介绍一下所在部门的目标或发展方向？

A：“我们的目标是巩固在技术竞争力方面的优势，继续引领图形存储器市场。随着图形市场领域的不断扩展，我们计划通过卓越的产品竞争力，争取实现市场占有率第一，从而为公司的持续发展贡献力量。”