Die Spezifikationen zu DDR5-Speicher sind final

Das Speicherstandardisierungs-Gremium JEDEC hat die finale Spezifikation für DDR5-Speicher vorgelegt [1], womit auch ein Bekenntnis der Speicherchip-Hersteller Micron, Samsung und SK Hynix zur (nachfolgenden) Umsetzung in zukünftige Produkte einhergeht. Mittels DDR5-Speicher wird es erneut eine nominelle Bandbreiten-Verdopplung geben, die offizielle Spezifikation reicht von DDR5/3200 bis DDR5/6400 – wobei die Speicherchip-Hersteller schon wissen, dass man über den offiziellen Standard hinaus bis auf DDR5/8400 gehen wird. Realisiert wird die Bandbreiten-Verdopplung primär über einen verdoppelten Prefetch (von 8 auf 16), welcher im Rahmen von DDR5-Speicher nunmehr gern als "Burst Length" bezeichnet wird – was man eventuell mit dem entsprechend gleichzeitigen Auslesen von Daten übersetzen kann. Bei DDR3 wie DDR4 setzte sich der Preftech von 8 zum einen aus dem DDR-Übertragungsprotokoll sowie intern 4fach so breiten Interfaces zusammen, womit also gleichzeitig auf 4 Speicherbänken gelesen werden konnte (4faches Interface + DDR-Protokoll = Prefetch 8).

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DDR5-Speicher mit Prefetch 16 ("Burst Length 16") [3]

Bei DDR5-Speicher dürften aller Vermutung nach die internen Interfaces dann gleich auf 8 Speicherbänken lesen können, zusammen mit dem DDR-Protokoll ergibt sich dann der genannte Prefetch von 16. Gänzlich sicher ist diese Auflösung nicht, da sowohl JEDEC als auch die Speicherchip-Hersteller mit vielen blumigen Marketing-Begriffen hantieren, welche die eigentliche Technik jedoch eher verstecken als denn erklären. Die meisten Presseberichte zu DDR5-Speicher leiden dann unter der gleichen Problematik beziehungsweise ergehen sich in Aufzählungen von Unterpunkten, welche für das Gesamtbild keine große Relevanz haben. Aber letztlich wurde dieser Kunstgriff der intern größeren Interfaces zum gleichzeitigen Auslesen von Daten auch schon bei DDR2- und DDR3-Speicher gebracht, ist augenscheinlich das Mittel der Wahl, um auf höhere Speicherbandbreiten zu kommen, ohne den Takt der reinen Speicherzellen gleichförmig mit steigern zu müssen. Somit dürfte der Takt der reinen Speicherzellen bei DDR5-Speicher (je nach Markting-Taktrate) erneut zwischen 200-400 MHz liegen, genauso wie zuvor schon bei DDR4-Speicher.

Zur Abfederung des sich daraus ergebenden Problems, dass der neue Speicher auf gleicher Marketing-Taktung etwas weniger reale Performance gegenüber der jeweils zurückliegenden Speichernorm bietet, wurde bei DDR5 der Bankgroup-Modus auf nunmehr 8 Banks verdoppelt, in welchen gleichzeitig gearbeitet werden kann. Dies hält die Effizienz oben – wirklich erhöht wird jene dann jedoch durch eine andere Maßnahme: Das normalerweise 64bittige Interfaces eines regulären PC-Speichermoduls wird bei DDR5 in zwei 32bittige Kanäle aufgeteilt (wenn EEC verbaut wird, in zwei 40bittige Kanäle). Die nominelle Bandbreite erhöht sich damit überhaupt nicht, aber dieser Betriebsmodus kommt heutigen Speicherzugriffen entgegen, wo oftmals eher kleinteilige Datenpakete abgefragt werden und ein 64-bittiges Interfaces die nominelle Bandbreite nicht gut ausnutzt. Laut den Speicherchip-Herstellern erzielt DDR5 in der Summe eine effektiv um 10% höhere Bandbreite (auf gleicher Marketing-Taktrate). Die unschöne Situation, wonach DDR5/3200 (etwas) langsamer als DDR4/3200 wäre, soll es somit bei DDR5 nicht geben.

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DDR4/3200 vs. DDR5/6400 mit 220% effektiver Bandbreite [5]

LPDDR5 als derzeit teilweise schon im Einsatz befindliche Vorversion von DDR5-Speicher bietet die beiden vorgenannten Features zur effektiven Performance-Steigerung noch nicht, kommt allerdings auch schon mit Prefetch 16 daher – ist also technologisch zwischen DDR4 und DDR5 gelegen, vom Grundprinzip her allerdings näher an DDR5. Der DDR5-Speicher selber soll teilweise bereits Ende 2020 in die Massenfertigung wechseln, womit die Speicherchip-Hersteller im Jahr 2021 sicherlich spruchreif sind – und dann jedoch warten werden müssen, denn wie üblich wird es im PC-Segment dauern, ehe die neue Speichernorm praktisch genutzt wird. Wie bei den vorherigen DDR-Normen hängt es auch in diesem Fall an den heutzutage in die Prozessoren integrierten Speicherinterfaces, womit man nicht einfach einen neuen Mainboard-Chipsatz mit DDR5-Support auflegen kann, sondern den ganzen Prozessor umdesignen muß. So etwas passiert eigentlich nur im Rahmen einer neuen Prozessoren-Generation, welche dann üblicherweise Jahre der Vorbereitung benötigt.

Derzeit sieht es in dieser Frage wieder einmal so aus, als würde die HEDT- und Server-Prozessoren den Anfang machen – logischerweise, denn in diesem Segment wird die höhere Speicherbandbreite zuerst gebraucht und schreckt auch der anfängliche Mehrpreis von DDR5-Speicher wenig. Erster PC-Prozessor mit DDR5-Support dürfte Intels "Sapphire Rapids" im Jahr 2021 sein, welche die Server-Ausführung von "Tiger Lake [6]" darstellt und womöglich auch ins HEDT-Segment geht. Im Consumer-Bereich dürfte Intel dann im Jahr 2022 mit der Alder-Lake-Generation [7] nachziehen, welcher ebenfalls bereits ein DDR5-Support nachgesagt wird. Auf AMD-Seite gibt es zwar dato nur Vermutungen, allerdings bietet sich der anstehende Sockel-Wechsel mit der Zen-4-Generation [8] perfekt für die Realisierung eines DDR5-Supports an und dürfte demzufolge ebenfalls im Jahr 2022 dann bei AMD passieren. Unsicher ist noch, in welcher Form die CPU-Entwickler eventuell mit Kombi-Speicherinterfaces arbeiten werden, welche also beide Speichersorten unterstützen und somit dem Anwender die Wahl lassen, nochmals DDR4 oder schon DDR5 einzusetzen.

Doch bis zum Jahr 2022 hat DDR5-Speicher wohl reichlich Zeit, um sich preislich noch nach unten hin zu entwickeln. Beim seinerzeitigen Wechsel von DDR3 auf DDR4 hat dies gut funktioniert: Nach der DDR4-Spezifizierung im September 2012 [9] dauerte es zwei Jahre, ehe mit Intels Haswell-E [10] im August 2014 die erste praktische Anwendung im HEDT-Segment erschien – zu seinerzeit einem Preisaufschlag von +30% [11]. Nochmals ein Jahr später im August 2015 erschien mit Intels Skylake [12] das erste Massenmarkt-Produkt mit DDR4-Support, wobei schon im Oktober 2015 dann eine Preis-Partität zum vorherigen DDR3-Speicher [13] erreicht wurde. Bei DDR5-Speicher könnte es durchaus zu einer glatten Wiederholung dieser Geschichte kommen: Spezifizierung im Jahr 2019, zwei Jahre später erster Einsatz im HEDT/Server-Segment (Sapphire Rapids, 2021) – und dann wiederum ein Jahr später der breite Einsatz bei Consumer-Produkten (Alder Lake & Zen 4, 2022), hoffentlich dann schon auf gleicher Preislage gegenüber DDR4-Speicher.