DDR5-RAM verstehen

Die Chips der 12. Generation (Alder Lake) und der 13. Generation (Raptor Lake) von Intel sind für die Unterstützung von DDR5-Speicher ausgelegt. Die Einführung dieser hochmodernen Speichermodule hat eine neue Ära für industrielle Systeme eingeläutet, die bald von Computern auf der ganzen Welt genutzt werden wird. DDR5 hat die Benutzer mit seiner bemerkenswerten Geschwindigkeit verblüfft und übertrifft sogar die schnellsten DDR4-Kits.

Mit jeder RAM-Iteration wird natürlich auch die Geschwindigkeit erhöht, um die anderen Verbesserungen zwischen den Generationen zu ergänzen. Während die RAM-Leistung mehr als nur Frequenzen umfasst, zeichnet sich DDR5 durch seine außergewöhnliche Geschwindigkeit aus. Die ersten DDR4-Speichermodule begannen bei 2133 MHz und erreichten nach und nach 3600 MHz, wenn auch mit einem Aufschlag für die höherwertigen Kits.

Im Gegensatz dazu revolutioniert DDR5 die Landschaft mit einer verdoppelten Basisfrequenz. Angefangen bei beeindruckenden 4800 MHz sind die aktuellen Kits bereits auf erstaunliche 6400 MHz angewachsen, was einen monumentalen Sprung in der RAM-Geschwindigkeit bedeutet.

Doch damit nicht genug der Aufregung. Zukünftige Prognosen gehen davon aus, dass DDR5 in nie dagewesene Höhen von 8400 MHz vordringen wird - eine Zahl, die sich derzeit noch jeder Vorstellungskraft entzieht. Und wer weiß, ob die Innovation die Grenzen nicht noch weiter über diese bemerkenswerte Schwelle hinaus verschieben wird.

im folgenden werden die wichtigsten spezifikationsverbesserungen in der nachstehenden tabelle zusammengefasst:

DDR4-DIMMs erreichten eine Spitzengeschwindigkeit von 3,2 Gigabyte pro Sekunde (GT/s) bei einer Taktrate von 1,6 Gigahertz (GHz). Die ersten DDR5-DIMMs verblüffen mit einem bemerkenswerten Anstieg der Bandbreite um 50 % auf beeindruckende 4,8 GT/s. Doch damit ist die Reise noch nicht zu Ende - machen Sie sich auf die Zukunft gefasst, denn DDR5-Speicher überschreitet die Grenzen und erreicht eine erstaunliche Datenrate von 8,4 GT/s.

Diese bahnbrechende Leistung wird durch innovative Funktionen wie Decision Feedback Equalization (DFE) ermöglicht, mit denen DDR5 höhere IO-Geschwindigkeiten und Datenraten erreicht. Bereiten Sie sich darauf vor, mit DDR5 eine neue Ära unvergleichlicher Speicherleistung zu erleben.

Eine zweite wichtige Änderung ist die Verringerung der Betriebsspannung (VDD), die dazu beiträgt, den mit der höheren Geschwindigkeit einhergehenden Leistungsanstieg auszugleichen. Bei DDR5, dem DRAM, sinkt die Spannung des registrierenden Takttreibers(RCD) von 1,2 V auf 1,1 V. Die Befehls-/Adress-Signalisierung (CA) wird von SSTL auf PODL umgestellt, was den Vorteil hat, dass kein statischer Strom verbraucht wird, wenn die Pins im High-Zustand geparkt sind.

DDR5-DIMMs verfügen über einen Power-Management-IC (PMIC) auf dem DIMM-Modul selbst, der mit 12 Volt arbeitet. Dieser Fortschritt ermöglicht eine höhere Präzision bei der Verteilung der Systemstromlasten. Der PMIC erleichtert die Verteilung der 1,1-Volt-VDD-Versorgung, was zu einer verbesserten Signalintegrität und einem geringeren Rauschen führt. Darüber hinaus bietet er eine bessere On-DIMM-Kontrolle über die Stromversorgung, was zu einer effizienteren Energieverwaltung führt.

Entdecken Sie die bahnbrechenden Innovationen von DDR5, einschließlich einer bedeutenden Veränderung der DIMM-Kanalarchitektur, die den vierten Platz auf unserer Liste der wichtigsten Änderungen einnimmt. Im Gegensatz zu DDR4-DIMMs mit einem 72-Bit-Bus, der aus 64 Datenbits und acht ECC-Bits besteht, führt DDR5 einen revolutionären Ansatz ein. Jedes DDR5-DIMM ist mit zwei Kanälen ausgestattet, was die Effizienz und den Speicherzugriff verbessert. Jeder Kanal hat eine Breite von 40 Bit, bestehend aus 32 Datenbits und acht ECC-Bits. Durch diese Architektur wird nicht nur eine Gesamtdatenbreite von 64 Bit beibehalten, sondern auch die Vorteile der Geschwindigkeitssteigerungen von DDR5 durch verbesserte Effizienz verstärkt.

Bei der DDR5-DIMM-Architektur arbeiten die linke und die rechte Seite des DIMMs unabhängig voneinander, wobei jede Seite von einem eigenen, 40 Bit breiten Kanal bedient wird. Darüber hinaus steigert DDR5 die Leistung durch die Verbesserung der Registered Clock Driver (RCD) -Funktionalität. Im Gegensatz zu DDR4, wo der RCD zwei Ausgangstakte pro Seite bereitstellt, kann der RCD bei DDR5 vier Ausgangstakte pro Seite liefern. Dieser Fortschritt erweist sich als besonders vorteilhaft bei DIMMs mit höchster Dichte, die mit x4-DRAMs ausgestattet sind. Jede Gruppe von fünf DRAMs, die einen einzelnen Rang und Halbkanal bilden, erhält einen unabhängigen Takt. Durch diese strategische Verbesserung wird nicht nur die Signalintegrität verbessert, sondern auch die Herausforderung einer geringeren Rauschmarge, die sich aus der Verringerung der VDD ergibt, wie in der zweiten Änderung beschrieben, wirksam angegangen.

Profitieren Sie von den außergewöhnlichen Fortschritten von DDR5, wo die verbesserte DIMM-Kanalarchitektur und die Taktverteilung synergetisch zusammenwirken, um die Speicherleistung neu zu definieren und Ihr Computererlebnis in neue Höhen zu treiben.

Während DDR4 mit einer Burst-Chop-Länge von vier und einer Burst-Länge von acht aufwarten kann, setzt DDR5 neue Maßstäbe. DDR5 erweitert sowohl die Burst-Chop- als auch die Burst-Länge auf acht bzw. sechzehn, was zu einer exponentiellen Steigerung der Burst-Nutzlastkapazität führt. Durch die Einführung einer 16-Burst-Länge (BL16) kann ein einzelner Burst auf eine beachtliche Datenmenge von 64 Byte zugreifen, was perfekt mit der typischen CPU-Cache-Zeilengröße übereinstimmt. Erstaunlicherweise wird dieses Kunststück mit nur einem der beiden unabhängigen Kanäle vollbracht. Und das Ergebnis? Eine erhebliche Verbesserung der Gleichzeitigkeit und mit dem zusätzlichen Vorteil von zwei Kanälen eine unvergleichliche Speichereffizienz.

Der DDR5-Server-DIMM-Chipsatz bietet mehrere Verbesserungen gegenüber DDR4, darunter den Ersatz des DDR4-SPD-ICs durch einen SPD-Hub-IC und die Hinzufügung von zwei Temperatursensor-ICs (TS). Dieses Upgrade ermöglicht eine verbesserte thermische Überwachung und Verwaltung innerhalb des RDIMM-Moduls.

Mit DDR5 wird der Kommunikationsbus zwischen den Chips durch den Übergang zu I3C erheblich verbessert, der mit einer zehnmal höheren Geschwindigkeit arbeitet als der bisherige I2C-Bus, der in DDR4 verwendet wurde. Der DDR5 SPD Hub erleichtert die Kommunikation zwischen dem Modul und dem Baseboard Management Controller (BMC). Durch die Nutzung des schnelleren I3C-Protokolls verkürzt der DDR5 SPD Hub die Initialisierungszeit erheblich und ermöglicht gleichzeitig eine höhere Abfragerate und Echtzeitsteuerung.

Die vom SPD Hub gesammelten thermischen Informationen werden an den BMC übertragen und bieten wertvolle Daten für ein effektives Management der Lüftergeschwindigkeit. Darüber hinaus ermöglicht die DDR5-Technologie eine präzisere Steuerung der DRAM-Aktualisierungsrate und damit eine höhere Leistung oder eine bessere Datenerhaltung. Wenn die RDIMM-Temperatur die optimalen Werte überschreitet, kann die Bandbreite entsprechend angepasst werden, um die thermische Belastung zu mindern.

Insgesamt gewährleistet der DDR5-Server-DIMM-Chipsatz durch die Integration des SPD-Hub-ICs, der Temperatursensor-ICs und des verbesserten I3C-Kommunikationsbusses eine bessere thermische Überwachung, eine schnellere Initialisierung und eine verbesserte Steuerung für optimale Leistung und Temperaturregelung.

Eine wichtige Neuerung ist die Fähigkeit von DDR5, DRAM-Bausteine mit höherer Kapazität aufzunehmen. Durch den Einsatz von DDR5-Pufferchip-DIMMs können Server- und Systementwickler Dichten von bis zu 64 Gb DRAMs in einem Single-Die-Paket unterbringen.

Im Vergleich dazu ist DDR4 auf maximal 16 Gb DRAMs in einem Single-Die-Gehäuse (SDP) beschränkt. DDR5 führt verschiedene Funktionen wie On-Die ECC, Fehlertransparenzmodus, Post-Package-Repair und Lese- und Schreib-CRC-Modi ein, die alle auf die Unterstützung von DRAMs mit höherer Kapazität ausgerichtet sind.

Die Auswirkungen dieser leistungsfähigeren Bausteine zeigen sich in der höheren Kapazität der DIMMs. Während DDR4-DIMMs unter Verwendung von SDP Kapazitäten von bis zu 64 GB erreichen können, gehen DDR5-DIMMs auf SDP-Basis noch darüber hinaus und vervierfachen die Kapazität auf beeindruckende 256 GB.

Diese Fortschritte bei der Unterstützung von DDR5-DRAM-Bausteinen mit höherer Kapazität erweitern nicht nur die Speicherkapazität von Systemen, sondern ermöglichen auch eine effizientere Datenverarbeitung und -speicherung. Durch die optimierte Nutzung von Speicherressourcen versetzt DDR5 Server- und Systementwickler in die Lage, den wachsenden Anforderungen moderner Anwendungen und Arbeitslasten gerecht zu werden, was letztlich zu einer Verbesserung der gesamten Systemleistung und Produktivität führt.

Die Einführung von DDR5 bringt eine Reihe von Designüberlegungen im Zusammenhang mit höheren RAM-Geschwindigkeiten und niedrigeren Spannungen mit sich, die eine Reihe neuer Herausforderungen in Bezug auf die Signalintegrität mit sich bringen. Die Entwickler müssen sicherstellen, dass sowohl die Hauptplatinen als auch die DIMMs in der Lage sind, die höheren Signalgeschwindigkeiten zu verarbeiten. Es sollten Simulationen auf Systemebene durchgeführt werden, um die Signalintegrität an allen DRAM-Speicherplätzen zu überprüfen.

Bei DDR4-Designs lag das Hauptaugenmerk auf dem DQ-Bus mit doppelter Datenrate, während dem Befehlsadressbus (CA) mit geringerer Geschwindigkeit relativ wenig Aufmerksamkeit geschenkt wurde. Bei DDR5-Designs erfordert jedoch auch der CA-Bus besondere Aufmerksamkeit, um eine optimale Signalintegrität zu gewährleisten. Während DDR4 eine differenzielle Rückkopplungsentzerrung (DFE) zur Verbesserung des DQ-Datenkanals beinhaltete, sind bei DDR5 DFE-Optionen auch für die CA-Bus-Empfänger des RCD erforderlich, um einen zuverlässigen Signalempfang zu gewährleisten.

Das Stromversorgungsnetz (PDN) auf der Hauptplatine, einschließlich der Verbindung zum DIMM mit dem PMIC, ist ein weiterer wichtiger Aspekt. In Anbetracht der höheren Takt- und Datenraten muss sichergestellt werden, dass das PDN die erhöhte Belastung durch den Betrieb mit höheren Geschwindigkeiten bewältigen kann und gleichzeitig eine ausgezeichnete Signalintegrität und eine saubere Stromversorgung für die DIMMs gewährleistet ist.

Außerdem müssen die DIMM-Anschlüsse, die die Hauptplatine mit dem DIMM-Modul verbinden, für die neuen Takt- und Datenraten geeignet sein. Die Systementwickler müssen beim Systemdesign mehr Wert auf elektromagnetische Störungen und Kompatibilität (EMI und EMC) legen, insbesondere im Hinblick auf die höheren Taktraten und Datenraten auf der Leiterplatte (PCB).

Wenn diese Designüberlegungen in Bezug auf Signalintegrität, Stromversorgung und EMI/EMV berücksichtigt werden, kann die DDR5-Technologie effektiv genutzt werden, um die Systemleistung zu maximieren und einen nahtlosen Betrieb in Hochgeschwindigkeits-Computerumgebungen zu gewährleisten.

DDR5-Speicherschnittstellenchips bringen erhebliche Verbesserungen bei der Signalintegrität, insbesondere bei den Befehls- und Adressensignalen, die vom Host-Speicher-Controller an die DIMMs übertragen werden. Der Bus jedes Kanals wird an den RCD (Registering Clock Driver) geleitet und dann auf die beiden Abschnitte des DIMMs verteilt. Diese Architektur reduziert effektiv die Belastung des CA-Busses, verbessert die Signalintegrität und minimiert mögliche Probleme des Host-Speicher-Controllers.

Der erweiterte Chipsatz, zu dem auch der SPD Hub und TS gehören, ermöglicht intelligentere DIMMs, die mit den höheren Datenraten von DDR5 arbeiten können und gleichzeitig innerhalb der gewünschten Leistungs- und Wärmeregulierung arbeiten. Dieser Fortschritt stellt sicher, dass die DIMMs ein optimales Leistungsniveau beibehalten, ohne die vorgesehenen Leistungs- und Wärmeschwellen zu überschreiten.

Zahlreiche Hersteller bieten inzwischen DDR5-Speicherschnittstellen-Chipsätze an, die es den Entwicklern ermöglichen, die Vorteile der DDR5-Technologie in vollem Umfang zu nutzen und gleichzeitig die mit höheren Datenraten, CA-Signalen und Taktfrequenzen verbundenen Herausforderungen zu meistern. Mit einem Leistungsniveau, das jetzt beeindruckende 6400 MT/s erreicht, bieten diese Chipsätze die notwendige Unterstützung, um eine außergewöhnliche Leistung und Zuverlässigkeit in DDR5-Speichersystemen zu erreichen.

Durch den Einsatz dieser DDR5-Speicherschnittstellen-Chipsätze können Entwickler eine robuste Signalintegrität sicherstellen, die erweiterten Möglichkeiten von DDR5 nutzen und eine hervorragende Leistung in Hochgeschwindigkeits-Computerumgebungen erzielen.

Die kontinuierliche Weiterentwicklung des Arbeitsspeichers bleibt eine faszinierende Reise, und während DDR5 in der Mainstream-Community an Bedeutung gewinnt, wächst die Vorfreude auf die nächste Weiterentwicklung - DDR6 RAM. Mit höheren Geschwindigkeiten und der Verwendung von MSAP-Technologien (Multi-Signal Access Point) verspricht DDR6, die Grenzen der Speicherleistung noch weiter zu verschieben.

Aber was genau bedeutet das und wie lange können wir erwarten, dass DDR5 das Rampenlicht beherrscht? Schauen wir uns die Details an. Obwohl die genauen Daten für die Veröffentlichung von DDR6 noch nicht bestätigt wurden, deuten Branchenprognosen darauf hin, dass DDR6-RAM in naher Zukunft sein Debüt feiern wird. Mit dieser neuen Iteration können wir mit noch höheren Geschwindigkeiten und verbesserten Funktionen rechnen.

Um DDR6-RAM in vollem Umfang nutzen zu können, müssen bestimmte Anforderungen erfüllt werden. Die Systemarchitekturen müssen die DDR6-Technologie unterstützen, und es müssen kompatible Hauptplatinen und Prozessoren verfügbar sein. Es ist wichtig, dass die Benutzer die Ankündigungen und Spezifikationen der Hardwarehersteller im Auge behalten, um die Kompatibilität sicherzustellen, wenn DDR6 verfügbar ist.

Wie lange DDR5 noch eine Rolle spielen wird, lässt sich nicht mit absoluter Sicherheit vorhersagen. Die technologischen Fortschritte in der Speicherbranche folgen jedoch in der Regel einem Zyklus, wobei jede Iteration eine gewisse Zeit lang dominiert, bevor die nächste Generation auf den Markt kommt.

DDR5 befindet sich noch in einem relativ frühen Stadium der Einführung und es wird erwartet, dass es noch einige Jahre lang ein vorherrschender Speicherstandard bleiben wird.

Das Aufkommen von DDR6-RAM verspricht, die Speicherleistung auf ein neues Niveau zu heben. Während die Branche voranschreitet, ist es wichtig, über den Zeitplan für die Einführung, die erwarteten Geschwindigkeiten und die Hardwareanforderungen informiert zu sein, die erforderlich sind, um die Fähigkeiten von DDR6 voll auszuschöpfen.

RAM-Enthusiasten stehen aufregende Zeiten bevor, und wir sehen der Ankunft von DDR6 und den damit verbundenen Möglichkeiten mit Spannung entgegen.

Im Februar 2023 wurde bestätigt, dass sich DDR6 in der Entwicklung befindet, und Samsung kündigte auf seinem Tech Day an, dass DDR6 voraussichtlich 2025 in Form von Modulen für die kommerzielle Nutzung verfügbar sein wird. Damit ist ein recht langer Lebenszyklus für DDR5 gesichert, zumal DDR6 erst in RAM-Sticks integriert werden muss, bevor es für den Verbraucher nutzbar ist.

Denken Sie daran, dass einer der Gründe für die Aufrüstung Ihres Motherboards darin besteht, dass Sie DDR5-RAM verwenden können.

DDR6-Geschwindigkeiten

Im Laufe der Entwicklung von DDR-RAM zeichnet sich ein bemerkenswerter Trend ab: Jede neue Version verdoppelt die Geschwindigkeit ihres Vorgängers. Im Falle von DDR5 beträgt die maximale Datengeschwindigkeit derzeit 51,2 Gigabyte pro Sekunde über zwei Kanäle pro Modul. Es ist jedoch zu beachten, dass JEDEC-Module in der Regel Geschwindigkeiten von 6.400 MBit/s bieten, wobei während des gesamten Lebenszyklus von DDR5 schnellere Module auf den Markt kommen.

DDR6 steht kurz vor seinem Debüt mit beeindruckenden Datenraten. Prognosen zufolge werden die JEDEC-Module Geschwindigkeiten von bis zu 12.800 MBit/s erreichen, und durch Übertaktung können diese Geschwindigkeiten sogar auf 17.000 MBit/s gesteigert werden. Es ist erwähnenswert, dass diese Geschwindigkeiten mit dem Fortschreiten des DDR6-Lebenszyklus voraussichtlich noch steigen werden.

Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass DDR nur einer der entscheidenden Begriffe ist, mit denen man vertraut sein muss, wenn man über RAM spricht. Die Welt des Computerspeichers umfasst eine Reihe von Konzepten und Technologien, die zur Gesamtleistung des Systems beitragen. Wer sich über diese Entwicklungen auf dem Laufenden hält, verfügt über ein umfassendes Verständnis von RAM und seiner Rolle in modernen Computerumgebungen.

Wenn Sie sich über die Fortschritte bei den DDR-RAM-Geschwindigkeiten informieren, insbesondere über die Einführung von DDR6, können Sie fundierte Entscheidungen über die Speicheranforderungen Ihres Systems treffen und so die Leistung und Effizienz maximieren.

Neue Technologie: MSAP

Samsung setzt in seinen DDR-RAM-Modulen zunehmend die MSAP-Technologie ein und revolutioniert damit die Speicherlandschaft. MSAP, die Abkürzung für Modified Semi Additive Process, hat bereits bei einigen DDR5-RAM-Marken Einzug gehalten. Diese Spitzentechnologie ermöglicht es den Herstellern, Module mit feineren Schaltkreisen zu entwerfen, die das Potenzial für höhere Geschwindigkeiten und verbesserte Konnektivität freisetzen.

Durch den Einsatz von MSAP können die Hersteller Leerräume innerhalb der Schaltkreise effektiv beschichten, die Datenübertragung optimieren und die Konnektivität zwischen verschiedenen Komponenten verbessern. Dank dieser bahnbrechenden Innovation können DDR6-RAM-Module höhere Geschwindigkeiten erreichen und so zu einer verbesserten Gesamtsystemleistung beitragen.

Mit der zunehmenden Verbreitung von MSAP wird die Nutzung dieser Technologie zu einem wichtigen Kriterium bei der Auswahl von DDR6-RAM-Modulen. Hersteller, die MSAP implementieren, können verbesserte Schaltkreise liefern, die es den Benutzern ermöglichen, die Fähigkeiten von DDR6 voll auszuschöpfen und ein nahtloses Computererlebnis zu genießen.

Die MSAP-Technologie wird eine entscheidende Rolle bei der Gestaltung der Zukunft von DDR6-RAM spielen, denn durch den Einsatz von MSAP-fähigen DDR6-Modulen können die Nutzer höhere Geschwindigkeiten und eine bessere Konnektivität nutzen und letztlich die Leistung ihres Systems für eine Vielzahl von Computeraufgaben optimieren.

DDR6 befindet sich zwar noch in der Anfangsphase, wobei die Fertigstellung in etwa einem Jahr und die kommerzielle Freigabe in zwei Jahren zu erwarten ist, aber das Warten wird sich lohnen. DDR6 bringt einen erheblichen Leistungssprung mit sich und verspricht Geschwindigkeiten, die doppelt so hoch sind wie der derzeitige Standard.

Da die Branche weiterhin auf dem Vormarsch ist, ist es für Technikbegeisterte und Systementwickler unerlässlich, über die Fortschritte von DDR6 und seine bevorstehende Veröffentlichung auf dem Laufenden zu bleiben. Bereiten Sie sich darauf vor, die bemerkenswerten Verbesserungen bei den Speichergeschwindigkeiten und die Integration von Spitzentechnologien wie MSAP zu erleben, die zweifellos die Zukunft der Computerleistung prägen werden.