JEDEC spikar specifikationen för DDR5

Den färdigställda DDR5-specifikationen dubblerar både hastighet och lagringsdensitet, och spänningsreglering flyttar in på minnet.

Stöd för primärminne av DDR5-typ är en av de mest efterfrågade egenskaperna hos kommande processorer, tillsammans med PCI Express 5.0. Detta trots att DDR5-standarden inte varit fastställd, något organisationen JEDEC ändrar då den slutgiltiga specifikationen nu spikas. Till nyheterna hör bland annat dubblerad hastighet och lagringsdensitet, men även funktioner som felhantering på minneskretsarna.

DDR5_01_575px.jpg
DDR5_07_575px.jpg
DDR5_08_575px.jpg
DDR5_09_575px.jpg
DDR5_10_575px.jpg

Likt tidigare versioner av standarden är målet med DDR5 att öka både prestanda och storleken för enskilda minneskretsar. Just detta uppnås då DDR5 når hastigheter om 6,4 Gbps, dubbelt upp från DDR4 och dess 3,2 Gbps. Lagringskapaciteten för enskilda minneskretsar tar det största steget framåt med 64 Gb per krets, upp från blott 16 Gb i DDR4. Det ger rejäl framtidspotential när upp till åtta minneskretsar staplas på varandra, vilket i framtiden ska ge minneskapacitet om 2 TB.

Egenskap

DDR5

DDR4

DDR3

LPDDR5

Maximal kretsdensitet

64 Gb

16 Gb

4 Gb

32 Gb

Maximal modulstorlek (UDIMM)

128 GB

32 GB

8 GB

-

Maximal hastighet

6,4 Gbps

3,2 Gbps

1,6 Gbps

6,4 Gbps

Minneskanaler

2

1

1

1

Kanalbredd (icke-ECC)

64-bit (2× 32)

64-bit

64-bit

16-bit

Minneselement

4

4

8

16

Antal minneselement/grupper

8/4

4/2

1

4

Datalängd/klockcykel (burst)

BL16

BL8

BL8

BL16

Spänning I/O (Vdd)

1,1v

1,2v

1,5v

1,05v

Spänning register (Vddq)

1,1v

1,2v

1,5v

0,5v

Samtidigt kan minnesmoduler (UDIMM) nå storlekar om 128 GB, upp från 32 GB i föregångaren. Den rejäla kapaciteten för minneskapacitet är dock framtidsskådande och inledningsvis kommer kapaciteterna ligga relativt nära vad DDR4 erbjuder, och de omedelbara framsteg ligger istället i hastigheten och de nya funktioner som tillkommer med DDR5. Prestandavinster kommer dock inte bara från hastigheten utan även det faktum att DDR5-minne kan arbeta över två minneskanaler.

DDR5_12_575px.jpg

Den stora vinsten med två minneskanaler är att DDR5 frångår de begränsningar som konventionellt DDR-minne lider av. Likt LPDDR4 och GDDR6 kommunicerar en enskild DDR5-modul över två minneskanaler, där dessa utgörs av två 32-bitars minneskanaler istället för den enskilda 64-bitars minneskanal som använts tidigare. Samtidigt har mängden bitar som kommuniceras per klockcykel (eng. burst length) ökat från 8 hos DDR4 till 16 med DDR5.

I praktiken låter det DDR5-minnen skicka två 64 bitar stora minnesoperationer under samma tid som DDR4 kan kommunicera en sådan. Detta i kombination med DDR5-standardens högre minneshastigheter är det som dubblerar bandbredden ställt mot föregångaren. De två minneskanalerna kan också agera oberoende av varandra, vilket gör det möjligt för en minneskontroller att begära 64 bitar stora datamängder från olika platser.

Detta får också andra effekter på hur DDR5 fungerar. Antalet grupper av minneselement (eng. memory banks) dubbleras också från 4 till 8, vars praktiska effekt blir en mer finmaskig uppdatering av dessa. Andra minneselement kan rensas medan andra används, vilket gör dem tillgängliga snabbare vilket i sin tur ska ge optimerade minneslatenser. Det ska också ge bättre prestanda vid sekventiell minnesåtkomst. Ett annat område som vidare optimeras med DDR5 är de spänningsnivåer minnesmodulerna arbetar vid.

Med standardspecifikationen arbetar DDR5-minnen med en Vdd-nivå om 1,1 volt, ned från 1,2 volt hos DDR4. JEDEC introducerar också förändringar i spänningshantering där denna flyttas från moderkortet till de faktiska minnesmodulerna. DDR5-minnen kommer därmed bestyckas med integrerade spänningsreglerare. Den praktiska effekten av detta blir att moderkort inte längre behöver dimensioneras för spänningsreglering av dess högsta kapacitet för uppsättningar av minnesmoduler.

Det gör det i teorin möjligt för tillverkare att sänka kostnad och komplexitet för moderkorten. Å andra sidan kan kostnaderna som sparas in på moderkorten potentiellt sett överföras till minnesmodulerna, men det återstår att se. Utöver spänningsregleringen flyttar även felhantering (Error-correcting code, ECC) in på minneskretsarna. Till sist behåller DDR5-minnen samma 288-pinnars anslutningsformat som hos DDR4.

DDR5_05_575px.jpg
DDR5_11_575px.jpg

Även om specifikationen anger hastigheter om 6,4 Gbps för DDR5 kommer den likt dess föregångare skrämmas upp till högre nivåer av komponenttillverkare. SK Hynix har sedan tidigare meddelat att bolagets DDR5-minnen ska nå hastigheter om 8,4 Gbps senare under år 2020. Cadence, ett EDA-företag som designar kretsar, menar att majoriteten av DDR5-minnen kommer köras i hastigheten 4,8 Gbps under en period om 12–18 månader, för att sedan skala upp till 5,6 Gbps.

Att DDR5-specifikationen nu är spikad innebär dock inte att minnesmoduler väntar runt hörnet. Likt tidigare generationer väntas dator- och komponenttillverkare lansera produkter som tillämpar DDR5-specifikationen inom 12–18 månader. Då väntas de göra entré först i servrar för att sedan leta sig in i konsumentprodukter efterhand.

Läs mer om DDR5:

I butiken: SweClockers Turbo Power

Den legendariska turboknappen är tillbaka, men inte på en gråbeige datorlåda utan på en störtskön t-shirt för nostalgiska överklockare.

Köp här!