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DDR5-Speicher kommt mit auf "16n" verdoppeltem Prefetch

Zum kürzlich genannten DDR5-Speicher läßt sich nunmehr auch die Erklärung dessen grundlegender Technik nachliefern, selbst wenn diese zukünftige Speicherart im Consumer-Bereich sicher nicht vor dem Jahr 2020 antreten dürfte. Doch die angegebene verdoppelte Bandbreite gegenüber DDR4-Speicher muß schließlich irgendwo herkommen – und am Ende findet sich der Hinweis auf die hierfür benutzte Technik sogar schon in einer älteren Präsentationsfolie von Speicherchip-Hersteller Micron, welcher bereits im August 2016 mittels "16n prefetch" den entscheidenden Hinweis in dieser Frage ganz offiziell notiert hatte:

Damit ist klar, das DDR5-Speicher den bei DDR4-Speicher nur einmalig unterbrochenen Ansatz der immer höheren Prefetches weitergeht – sprich, normalerweise wird damit nur der Takt des Speicherinterfaces (I/O-Einheiten) verdoppelt, während der Takt der reinen Speicherzellen gegenüber dem Vorgänger-Standard gleichbleibt. Um die höhere Interface-Bandbreite auch auszunutzen, arbeitet man dann Speicher-intern mit einer besseren Anbindung der Speicherzellen an das Speicherinterface. Dies ist nicht gänzlich perfekt – und erklärt beispielsweise auch, wieso zwischen DDR1 vs. DDR2 sowie zwischen DDR2 vs. DDR3 auf jeweils gleichem Marketingtakt der neuere Speicher immer etwas langsamer war (jeweils eine Speichertaktung höher löste dieses "Problem" dann). Jener technologische Kniff stellt allerdings auch den Hauptmotor hinter der gesamten Weiterentwicklung von DDR-Speichern dar, wurde bei immerhin zwei der drei DDR-Ausbaustufen derart angewandt.

Nicht gänzlich auszuschließen sind derzeit allerdings auch noch andere Wege, um jenen 16er Prefetch zu erreichen. Abgesehen von technologisch noch nicht absehbaren Neuerungen könnten die Speicherchip-Hersteller auch den Weg über einen "Quad Data Rate" Datentransfer gehen, da auch die Datenübertragungsrate (bisher "Double Data Rate" = DDR) Teil des Prefetches ist. Regulär dürfte man das ganze dann zwar nicht mehr DDR-Speicher nennen, sondern müsste das ganze vielmehr als "QDR-Speicher" bezeichnen – aber dies hat die Speicherchip-Industrie beim ebenfalls das QDR-Verfahren nutzendem GDDR5X-Speicher schließlich auch nicht so gehalten. Zumindest diese Seitenvariante ist also derzeit noch nicht auszuschließen bei der Frage, wie genau der Prefetch von 16 bei DDR5-Speicher dann erreicht wird.

DDR1 DDR2 DDR3 DDR4 DDR5
Marketing-Taktfrequenzen 200-400 MHz (DDR200 – DDR400) 400–1066 MHz (DDR2/400 – DDR2/1066) 800–2133 MHz (DDR3/800 – DDR3/2133) 1600-3200 MHz (DDR4/1600 – DDR4/3200) ² 3200-6400 MHz (DDR5/3200 – DDR5/6400) ²
reale I/O-Taktfrequenzen 100–200 MHz (DDR200 – DDR400) 200–533 MHz (DDR2/400 – DDR2/1066) 400–1066 MHz (DDR3/800 – DDR3/2133) 800-1600 MHz (DDR4/1600 – DDR4/3200) ² 1600-3200 MHz (DDR5/3200 – DDR5/6400) ²
Takt-Verhältnis I/O vs. Speicherzellen 1:1 1:2
(Prefetch 4)
1:4
(Prefetch 8)
1:4
(Prefetch 8)
1:8 ¹
(Prefetch 16)
Takt der Speicherzellen 100 MHz bei DDR200 100 MHz bei DDR2/400 100 MHz bei DDR3/800 200 MHz bei DDR4/1600 200 MHz bei DDR5/3200 ¹
Operationen pro Takt - - - je einmal Activation, Read, Write oder Refresh in verschiedenen Speicherbänken ?
nominelle Speicherspannung 2.5V ± 0.2V 1.8V ± 0.1V 1.5V ± 0.075V
(DDR3L: 1.35V)
1.2V
(DDR4L: 1.0V)
1.1V
Markteinführung (Consumer) 2002 2004 2007 2014 geschätzt 2020/21
verwandter Grafikkarten-Speicher GDDR & GDDR2 GDDR3 GDDR4 & GDDR5 - -
¹ unsererseits angenommen, sicher ist derzeit nur der Prefetch von 16
² DDR4: derzeit offiziell spezifiziert bis DDR4/2400, geplant bis DDR4/3200 ... DDR5: geplant bis DDR5/6400