GDDR7 : Tout savoir sur la mémoire ultra rapide des cartes graphiques

La GDDR7 marque l’une des plus importantes évolutions de mémoire graphique depuis près d’une décennie. Plus rapide, plus efficace et pensée pour les charges modernes, elle s’impose comme la pierre angulaire des GPU de nouvelle génération, des RTX 50 aux futurs modèles professionnels. Grâce à un débit par pin pouvant atteindre 40 Gbps, une bande passante massivement revue à la hausse et une modulation PAM3 plus économe, la GDDR7 redéfinit les standards du rendu 3D, du jeu en haute résolution et du calcul dédié à l’intelligence artificielle. Voici tout ce qui change avec cette nouvelle mémoire.

Qu’est-ce que la GDDR7 ?

La GDDR7 est la dernière génération de mémoire vidéo standardisée par le JEDEC dans la spécification JESD239. Elle succède à la GDDR6 et à la GDDR6X et introduit une série d’améliorations destinées à répondre aux besoins croissants des GPU modernes. Avec l’arrivée du jeu en très haute résolution, du Ray Tracing et des charges de travail dédiées à l’intelligence artificielle, les cartes graphiques doivent traiter d’énormes volumes de données sans ralentissement. La GDDR7 a précisément été conçue pour éliminer ces goulots d’étranglement et permettre au GPU de fonctionner à son plein potentiel.

Dans l’architecture d’un GPU, la mémoire stocke les textures, les modèles 3D, les calculs intermédiaires, les matrices utilisées par l’IA ou encore les données d’affichage. Si la mémoire n’est pas assez rapide, le processeur graphique peut se retrouver à attendre, incapable d’exploiter pleinement ses unités de calcul. En augmentant considérablement la vitesse, la stabilité du signal et la bande passante disponible, la GDDR7 devient une brique essentielle pour les générations de cartes graphiques actuelles et futures.

Le JEDEC, via le standard JESD239 publié en 2024 avait trois objectifs :

1. Augmenter massivement la bande passante par pin.
2. Réduire la consommation énergétique à haut débit.
3. Améliorer la fiabilité et la stabilité pour répondre aux besoins du HPC et de l’IA.

Ces trois axes structurent toute l’architecture de la GDDR7.

Les évolutions internes : débit, signal et architecture

La GDDR7 repose d’abord sur une refonte en profondeur de son architecture interne, pensée pour accompagner l’augmentation constante de la puissance des GPU. Là où la GDDR6 atteignait ses limites autour de 16 Gbps, la GDDR7 démarre directement à 32 Gbps par pin avec des versions capables de dépasser 40 Gbps selon les fabricants. Ce changement continue de suivre le rythme des GPU modernes dont les unités de calcul sont capables de traiter beaucoup plus d’informations par seconde.

La capacité des puces a également augmenté. La GDDR6 proposait des circuits de 16 Gbit, la GDDR7 atteint désormais jusqu’à 64 Gbit, ce qui permet de construire des cartes graphiques avec davantage de VRAM sans multiplier les puces sur la carte. Cela simplifie la dissipation thermique, réduit la consommation globale et permet aux GPU de garder davantage de données directement en mémoire.

Une nouvelle modulation pour stabiliser la mémoire GDDR7

La GDDR7 s’appuie sur une nouvelle modulation du signal appelée PAM3. Cette évolution est essentielle, car elle permet d’atteindre des débits beaucoup plus élevés tout en conservant une stabilité électrique satisfaisante, un point où les générations précédentes commençaient à montrer leurs limites.

Pour comprendre l’intérêt du PAM3, il suffit de comparer les trois méthodes utilisées sur les différentes générations de mémoire graphique.

• La GDDR6 utilise une modulation NRZ fondée sur deux niveaux de tension. Cette approche est solide et très stable, mais elle limite fortement la quantité de données pouvant être envoyée à haute fréquence.
• La GDDR6X adopte une modulation PAM4 avec quatre niveaux de tension. Cette méthode augmente la densité d’information, mais elle fragilise considérablement le signal, qui devient plus sensible au bruit, à la température et aux variations électriques.
• La GDDR7 introduit le PAM3 qui repose sur trois niveaux de tension (-1, 0, +1). Ce choix intermédiaire permet d’envoyer davantage de données par cycle sans tomber dans la fragilité du PAM4.

Grâce à cette modulation, la GDDR7 parvient à offrir un excellent équilibre entre vitesse, stabilité et efficacité énergétique. Elle peut fonctionner durablement à très haute fréquence sans exiger des solutions de refroidissement extrêmes ni subir les pertes de signal observées sur la GDDR6X lorsque celle-ci approchait de sa limite physique.

Une fiabilité renforcée pour accompagner les vitesses

La GDDR7 introduit également un niveau de fiabilité que l’on ne retrouvait jusqu’ici que dans les environnements professionnels ou scientifiques. C’est la première génération de mémoire graphique orientée gaming à intégrer nativement un on-die ECC, un système de correction d’erreurs directement embarqué dans chaque puce qu’on retrouve déjà sur la mémoire vive ECC. Ce mécanisme agit à l’intérieur même du circuit et corrige automatiquement les erreurs ponctuelles. Cette approche diffère des solutions ECC traditionnelles qui nécessitent un bus plus large, un contrôleur dédié et sont généralement réservées aux GPU professionnels.

Elle intègre également des fonctionnalités de RAS qui regroupent plusieurs techniques destinées à améliorer la fiabilité, la disponibilité et la stabilité du fonctionnement interne. Elles surveillent la mémoire, détectent les comportements anormaux, corrigent les petites erreurs qui peuvent survenir lorsque le signal fonctionne à très haute fréquence et préviennent les dégradations à long terme. Ce sont des mécanismes habituellement associés au calcul haute performance, mais qui deviennent désormais nécessaires dans des cartes graphiques grand public où les débits et les contraintes thermiques n’ont jamais été aussi élevés.