Stowarzyszenie JEDEC nie opublikowało jeszcze oficjalnie specyfikacji nowej generacji pamięci RAM DDR5 (dynamiczna pamięć o dostępie swobodnym, DRAM). Jednak brak formalnego dokumentu nie przeszkadza producentom DRAM i twórcom różnych systemów na chipie (system-on-chip, SoC) w przygotowaniu się do jego premiery. W zeszłym tygodniu firma Cadence, producent sprzętu i oprogramowania do tworzenia chipów, podzieliła się informacjami dotyczącymi wejścia DDR5 na rynek i jego dalszego rozwoju.
Platformy DDR5: ponad 12 w fazie rozwoju
O popularności każdego rodzaju pamięci decyduje popularność platform, które ją obsługują, a DDR5 nie jest wyjątkiem. W przypadku pamięci DDR5 wiemy na pewno, że będzie ona obsługiwana przez procesory AMD EPYC generacji Genoa, a także procesory Intel Xeon Scalable generacji Sapphire Rapids, gdy pojawią się na rynku pod koniec 2021 lub na początku 2022 roku. Cadence, która oferuje już kontroler DDR5 i fizyczny interfejs DDR5 (PHY) projektantom chipów w celu uzyskania licencji, twierdzi, że pracuje nad kilkunastu SoC do obsługi pamięci nowej generacji. Część z tych systemów-on-chip pojawi się wcześniej, część później, ale już na tym etapie widać, że zainteresowanie nową technologią jest bardzo duże.
Cadence ma pewność, że firmowy kontroler DDR5 i DDR5 PHY są w pełni zgodne z nadchodzącą specyfikacją JEDEC w wersji 1.0, zatem układy SoC korzystające z technologii Cadence będą kompatybilne z modułami pamięci DDR5, które pojawią się później.
„Bliskie zaangażowanie w grupy robocze JEDEC jest zaletą. Mamy pojęcie, jak będzie ewoluował standard. Jesteśmy kontrolerem i dostawcą PHY i możemy przewidzieć wszelkie potencjalne zmiany na drodze do ostatecznej standaryzacji. Na początku standaryzacji mogliśmy opracowywać standardowe elementy i współpracować z naszymi partnerami, aby uzyskać działający kontroler i prototyp PHY. W miarę zbliżania się do publikacji standardu mamy coraz więcej dowodów na to, że nasz pakiet własności intelektualnej (IP) będzie obsługiwał urządzenia DDR5 zgodne ze standardem” – powiedział Marc Greenberg, dyrektor ds. marketingu DRAM IP w Cadence.
Antre: 16-Gbitowe chipy DDR5-4800
Przejście na DDR5 stanowi poważne wyzwanie dla producentów pamięci, ponieważ nowy typ DRAM musi jednocześnie zapewniać zwiększoną pojemność chipa, wyższe prędkości przesyłania danych, zwiększoną efektywną wydajność (w przeliczeniu na częstotliwość taktowania i na kanał) i jednocześnie zmniejszone zużycie energii. Ponadto oczekuje się, że pamięć DDR5 ułatwi łączenie wielu urządzeń DRAM w jeden pakiet, umożliwiając znacznie większą pojemność modułów pamięci niż obecnie stosowana w branży.
Micron i SK Hynix ogłosiły już rozpoczęcie dostaw do swoich partnerów prototypowych modułów pamięci opartych na 16-Gbitowych chipach DDR5. Samsung, największy na świecie producent DRAM, nie potwierdził oficjalnie rozpoczęcia wysyłki prototypów, ale z jego zapowiedzi na konferencji ISSCC 2019 wiemy, że firma pracuje nad chipami 16 Gbit i modułami typu DDR5 (nie ma to jednak nie oznacza to, że chipów 8-Gbitowych nie będzie DDR5). W każdym razie wygląda na to, że pamięci DDR5 będą dostępne u wszystkich trzech głównych producentów DRAM, kiedy ich platformy zaczną pojawiać się na rynku.
Cadence jest przekonana, że pierwsze chipy DDR5 będą miały pojemność 16 Gbitów i szybkość przesyłania danych 4800 megatransferów na sekundę (MT/s). Pośrednio potwierdziła to demonstracja modułu SK Hynix DDR5-4800 na targach CES 2020, połączona z zapowiedzią rozpoczęcia samplingu (procesu wysyłania prototypów produktów do partnerów). Od DDR5-4800 nowa generacja pamięci będzie rozwijać się w dwóch kierunkach: pojemności i wydajności.
Ogólne wektory rozwoju DDR5 zgodnie z oczekiwaniami Cadence:
- Pojemność pojedynczego chipa zacznie się od 16 Gbit, następnie wzrośnie do 24 Gbit (spodziewaj się modułów pamięci o pojemności 24 GB lub 48 GB), a następnie do 32 Gbit.
Jeśli chodzi o wydajność, Cadence spodziewa się, że prędkość przesyłania danych w pamięci DDR5 wzrośnie z 4800 MT/s do 5200 MT/s w ciągu 12-18 miesięcy po wprowadzeniu na rynek pamięci DDR4-4800, a następnie do 5600 MT/s w ciągu kolejnych 12-18 miesięcy, dlatego poprawa wydajności pamięci DDR5 na serwerach będzie następować w dość regularnym tempie.
W przypadku komputerów klienckich wiele będzie zależeć od kontrolerów pamięci w mikroprocesorach i dostawców modułów pamięci, ale moduły DIMM dla entuzjastów z pewnością będą miały lepszą wydajność niż te stosowane w serwerach.
Na rynku serwerów, dzięki chipom 16 Gb, wewnętrznym optymalizacjom DDR5, nowym architekturom serwerów i zastosowaniu modułów RDIMM zamiast LRDIMM, systemy z jednym gniazdem z modułami DDR5 o pojemności 256 GB odnotują znaczny wzrost wydajności zarówno pod względem przepustowości, jak i opóźnień w dostępie do danych (w porównaniu do nowoczesnych modułów LRDIMM).
Cadence twierdzi, że udoskonalenia technologiczne pamięci DDR5 pozwolą jej zwiększyć rzeczywistą przepustowość pamięci o 36% w porównaniu z DDR4, nawet przy szybkości przesyłania danych 3200 MT/s. Jednakże, gdy DDR5 działa z projektowaną szybkością około 4800 MT/s, rzeczywista przepustowość będzie w każdym przypadku o 87% wyższa niż DDR4-3200. Jednak jedną z kluczowych cech DDR5 będzie także możliwość zwiększenia gęstości monolitycznego układu pamięci powyżej 16 Gbit.
DDR5 już w tym roku?
Jak wspomniano powyżej, procesory AMD Genoa i Intel Sapphire Rapids powinny pojawić się dopiero pod koniec 2021 r., a raczej na początku 2022 r. Pan Greenberg z Cadence jest jednak pewien optymistycznego scenariusza rozwoju wydarzeń.
Producenci pamięci chętnie rozpoczynają masową dostawę nowych typów pamięci DRAM, zanim platformy staną się dostępne. Tymczasem wysyłka na rok przed wejściem na rynek procesorów AMD Genoa i Intel Sapphire Rapids wydaje się nieco przedwczesna. Ale pojawienie się próbnych wariantów DDR5 ma kilka rozsądnych wyjaśnień: procesory AMD i Intel obsługujące DDR5 są bliżej, niż mówią nam producenci procesorów, lub na rynek wchodzą inne SoC z obsługą DDR5.
W każdym razie, jeśli specyfikacja DDR5 znajduje się w końcowej fazie projektu, duzi producenci pamięci DRAM mogą rozpocząć masową produkcję nawet bez opublikowanego standardu. Teoretycznie programiści SoC mogliby już na tym etapie rozpocząć wysyłanie swoich projektów do produkcji. Tymczasem trudno sobie wyobrazić, że DDR5 zdobędzie jakikolwiek znaczący udział w rynku w latach 2020–2021. bez wsparcia ze strony głównych dostawców procesorów.
Źródło: 3dnews.ru