De nieuwe DDR5 serie haalt een veel hogere snelheid en is op vele punten, zoals kloksnelheid en slim gebruik van kernen, verbeterd in vergelijking met DDR4 RAM. We zetten de aanpassingen op een rijtje. De overgang van DDR4 naar DDR5 in de i-12000 processorgeneratie van Intel maakt hogere klokfrequenties op de geheugenbus mogelijk en meer dan verdubbelde hoge gegevensoverdracht snelheden. SDRAM-chips en geheugencontrollers hebben voor DDR5 enkele nieuwe trucs. Dit levert voordelen voor de multikernprocessors.
De i-12000 processorgeneratie van Intel markeert het debuut van de vijfde generatie double data rate (DDR) RAM. Het voornaamste kenmerk van DDR5 is meer snelheid, met daarnaast veel kleine verbeteringen.
Geheugenboost DDR5: hogere snelheid in datatransfer
SSDRAM-geheugenchips met DDR-technologie zijn er al meer dan 20 jaar, en nu begint de generatiewisseling van DDR4 naar DDR5. De eerste pc-processor die DDR5 RAM kan aansturen is Intels Core i-12000 (codenaam Alder Lake).
Dit jaar nog zal AMD waarschijnlijk ook overschakelen op DDR5 met nieuwe Ryzens voor de AM5-processorversie, en de omschakeling zal dan ook naar servers komen.
Krijg gratis de laatste informatie over chipgeheugen!
Schrijf je in voor de nieuwsbrief:
Van DDR4 naar DDR5
Energiezuinig geheugen volgens de LPDDR5-specificatie (LP staat voor Low Power) wordt al gebruikt in mobiele apparaten zoals de Samsung Galaxy S20/S21 en de nieuwste MacBook Pro van Apple.
Zoals bij elke vorige nieuwe DDR-generatie, maakt de overgang van DDR4 naar DDR5 aanzienlijk hogere klokfrequenties op de geheugenbus mogelijk en dus hogere gegevensoverdrachtssnelheden.
Versnellingen
Dat versnelt dan op zijn beurt veel toepassingen. DDR4-RAM bereikt zijn grenzen bij DDR4-3200, althans volgens de specificaties van het industrieorgaan JEDEC. DDR5, in de uitvoering DDR5-6400, zou ten minste de dubbele overdrachtssnelheid moeten halen.
Later zou zelfs DDR5-8200 kunnen volgen, oftewel een factor 2,6 hoger vergeleken met DDR4-3200. Deze vooruitzichten laten overklokgeheugen echter buiten beschouwing, en in de praktijk is de vooruitgang minder groot: de Core i-12000 is ontworpen voor maximaal DDR5-4800, en wanneer hij volledig is uitgerust met vier dual-rank modules (DR-DIMM’s), dan is helaas slechts DDR5-3600 toegestaan.
DDR4 vs DDR5: klokfrequenties & snelheid
Maar zelfs daarmee kan hij sneller zijn dan met DDR4-3200. Toekomstige processors zullen DDR5 waarschijnlijk verder opvoeren, zelfs zonder overklokken.
Om hogere klokfrequenties te kunnen bereiken, zowel betrouwbaar als met een vergelijkbaar energieverbruik als voorheen, leren SDRAM-chips en geheugencontrollers voor DDR5 enkele nieuwe trucs. Daartoe behoren voorzieningen voor een betere signaalkwaliteit op de data- en adressignaallijnen om transmissiefouten op de geheugenbus te detecteren en een verlaging van de voedingsspanning van 1,2 tot 1,1 volt.
Meer details zijn te vinden in: DDR5 voor pc’s, laptops en servers: wat biedt het?
Nieuwe DDR5 functies
- Geheugenbus
Wat fundamenteel nieuw is met DDR5 is dat de geheugenbus, die zoals voorheen 64 bit breed is, kan worden gesplitst in twee 32-bit kanalen die grotendeels onafhankelijk van elkaar werken. Een DDR5-geheugencontroller met twee 64-bit kanalen levert dus vier 32-bit kanalen.
Dat belooft voordelen voor de multikernprocessors, als verschillende kernen elk hun eigen gegevens raadplegen. De opsplitsing in 32-bit kanalen betekent dat DDR5-modules met extra geheugenchips meer afzonderlijke chips nodig hebben voor foutcorrectie via error correction code (ECC).
- Chips
Tot de DDR4-generatie was één extra chip per rank gebruikelijk (dat wil zeggen 9 in plaats van 8 of 18 in plaats van 16), nu zijn het er twee: 10 of 20 met ECC, 8 of 16 zonder. DDR5-geheugenchips krijgen hun bedrijfsspanning niet langer rechtstreeks van het moederbord, zoals voorheen. In plaats daarvan heeft elke DDR5-DIMM zijn eigen spanningsomvormer, die wordt aangestuurd door een Power Management IC (PMIC).
Bij moederborden met DDR5-RAM zitten er nieuwe opties in de BIOS-set-up, bijvoorbeeld voor het aansturen van de Power Management IC (PMIC) voor de spanningsomvormers
- Voeding
De pc-moederborden en laptops voeden de geheugenmodules met 5 volt, servers met 12 volt. De spanningsomvormer is te zien op DDR5-DIMM’s zonder fancy ‘overklok-koelplaten’ boven de geheugenchips, zoals op de foto bij dit artikel duidelijk is te zien.
- Elektronische gegevensblad
Het ‘elektronische gegevensblad’ alias SPD-EEPROM werkt ook anders: het communiceert niet langer via I2C maar via I3C, en vaak is ook een temperatuursensor ingebouwd.
- Ongebufferd geheugen
Bij het zogenaamd ‘ongebufferd’ geheugen (UDIMM’s) lag de grens voor de DDR4-generatie bij 32 GB capaciteit, omdat de grootste afzonderlijke chips elk 2 GB (16 Gbit) bevatten en er maximaal 16 van op een UDIMM mogen, in tegenstelling tot bij RDIMM’s voor servers.
DDR5 vs DDR4 Een geheugenmodule (DIMM) met DDR5-SDRAM ziet er van buiten uit als een DDR4-DIMM en seint ook twee datapakketten per klokcyclus door (dubbele datasnelheid). Maar niet alleen de frequentie en de capaciteit nemen toe, er zijn ook tal van andere veranderingen.
Toekomstige ontwikkelingen DDR5
Bij DDR5 zijn ook 32Gbit-chips (4 GB) gepland, oftewel 64 GB UDIMM’s. Die zijn echter nog lang niet beschikbaar en de Core i-12000 is daar ook niet voor ontworpen. Voorlopig bedraagt de maximumcapaciteit voor een pc-moederbord met vier DIMM-sleuven dus 128 GB.
Sockets voor DDR5 vs DDR4
Net als bij de eerdere DDR-generatiewijzigingen passen DDR5-DIMM’s niet in de sockets voor DDR4-modules. Ze hebben nog steeds 288 contacten, maar de inkeping zit op een andere plaats.
De geheugencontroller van de Intel Core i-12000 kan als alternatief ook DDR4-modules aansturen, maar alleen op moederborden met DDR4-slots. DDR5-geheugenmodules moeten dit jaar ook beschikbaar zijn in een kleiner ‘small outline’-ontwerp (SO) voor laptops en zeer compacte pc’s (SODIMM).
De meeste huidige mobiele computers maken echter gebruik van gesoldeerde en dus niet-vervangbare LPDDR-modules.
(Deze informatie is afkomstig uit het artikel van Christof Windeck en Alieke van Sommeren, en verscheen eerder in c’t 3, 2022, p86)
