Módulos de memória Kingston ValueRAM & Kingston FURY Beast DDR5

Padrão de Memória DDR5: Uma introdução à próxima geração de tecnologia do módulo DRAM

out 2021

Visão Geral da DDR5

A DDR5 é a 5a geração da Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory, também conhecida como DDR5 SDRAM. Começando em 2017 pela entidade de padrões industriais JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council) com contribuições dos fornecedores líderes globais de arquitetura de chipset e semicondutores de memória, incluindo a Kingston, a DDR5 foi projetada com novos recursos para maior desempenho, menos energia e uma integridade de dados mais sólida para a próxima década da computação. A DDR5 foi lançada em 2021.

Uma ilustração mostrando a anatomia de um módulo de memória DDR4 versus DDR5 para comparação

Melhor desempenho já na velocidade inicial

A DDR5 já começa em 4800MT/s^*, enquanto a DDR4 chegava a 3200MT/s, um aumento de 50% na largura de banda. Após divulgações das novas plataformas de computador, a DDR5 planejou aumentos de desempenho que chegam a 6400MT/s.

Energia reduzida / Eficiência aumentada

A 1.1V, a DDR5 consome aprox. 20% menos energia do que os componentes equivalentes da DDR4 a 1.2V. Enquanto conserva a vida da bateria em laptops, ela também possui uma vantagem significativa para servidores empresariais trabalhando dia e noite.

PMIC

Os módulos DDR5 contam com Circuitos Integrados de Gerenciamento de Energia (PMIC), que ajuda a regular a energia necessária pelos vários componentes do módulo de memória (DRAM, Register, hub SPD etc). Para módulos de servidor o PMIC utiliza 12V, e para módulos de PC o PMIC utiliza 5V. Isso melhora a distribuição de energia melhor do que as gerações anteriores, melhora a integridade do sinal e reduz os ruídos.

Hub SPD

A DDR5 utiliza um novo dispositivo integrando a Detecção de Presença em Série (SPD) EEPROM com recursos adicionais de hub, gerenciando o acesso ao controlador externo e desassociando a carga de memória no barramento interno do externo.

Subcanais Dual 32-bit

A DDR5 divide o módulo de memória em dois acessíveis subcanais de 32-bit independentes para aumentar a eficiência e diminuir as latências de acessos de dados para o controlador de memória. A largura de dados do módulo DDR5 ainda é 64-bit, entretanto dividir em dois canais de 32-bit acessíveis aumenta o desempenho geral. Para memórias de classe de servidor (RDIMMs), 8-bits são adicionados a cada subcanal para suporte de ECC para um total de 40-bits por subcanal, ou 80-bits por Rank. Módulos Dual Rank contam com quatro subcanais de 32-bit.

Chave do módulo

A fenda no centro do módulo atua como uma chave, alinhando com os soquetes da DDR5 para prevenir que a DDR4, DDR3 ou outros tipos de módulo não compatíveis sejam instalados. Ao contrário da DDR4, as chaves de módulo são diferentes entre os tipos de módulo: UDIMM e RDIMM

On-Die ECC

On-Die ECC (Código de correção de erro) é um novo recurso projetado para corrigir erros de bit dentro do chip DRAM. Conforme os chips DRAM aumentam em densidade através da diminuição da litografia de placa, o potencial para vazamento de dados aumenta. O On-Die ECC mitiga este risco corrigindo os erros dentro do chip, aumentando a confiabilidade e reduzindo as taxas de defeitos. Esta tecnologia não pode corrigir erros fora do chip ou que ocorram no barramento entre o módulo e o controlador de memória abrigado dentro da CPU. Os processadores habilitados para ECC para servidores e estações de trabalho apresentam o código que pode corrigir erros de bit múltiplo ou único rapidamente. Bits de DRAM extra devem estar disponíveis para essa correção ocorrer, incluídos em tipos de módulo de classe ECC como ECC sem buffer, registrado e de carga reduzida.

Sensores de Temperatura Adicionais

LRDIMMs e RDIMMs DDR5 para servidor adicionam sensores de temperatura às extremidades dos módulos para monitorar condições térmicas no comprimento da DIMM. Isso permite um controle mais preciso para o resfriamento do sistema, em oposição ao desempenho estrangulado visto na DDR4 para altas temperaturas.

Comprimento do burst e bancos aumentados

A DDR5 duplica os bancos de 16 para 32. Isso permite que mais páginas sejam abertas de uma vez, aumentando a eficiência. Também duplicou o comprimento do burst mínimo de 16, em relação a 8 da DDR4. Isso aumenta a eficiência do barramento de dados, fornecendo duas vezes os dados sobre o barramento, e consequentemente reduz o número de leituras/gravações para acessar a mesma linha de dados de cache.

Atualizações melhoradas

A DDR5 adiciona um novo comando chamado SAME-BANK Refresh, que permite uma atualização de apenas um banco por grupo de banco, versus todos os bancos. Quando comparado com a DDR4, este comando permite que a DDR5 melhore ainda mais o desempenho e a eficiência.

Equalização de Feedback de Decisão (DFE)

A DDR5 utiliza a Equalização de Feedback de Decisão (DFE) para proporcionar uma integridade de sinal confiável e estável no módulo, exigido para grandes larguras de banda.

Formatos

Enquanto os módulos de memória parecem similares ao DDR4, há mudanças significativas que fazem com que eles sejam incompatíveis com sistemas antigos. O local da chave (fenda no centro) se move para evitar que sejam instalados em soquetes incompatíveis.

DIMM: 288-pins
SODIMM: 262-pins
DIMMs registrados
DIMMs com redução de carga
DIMMs ECC sem buffer
SODIMMs ECC sem buffer
DIMMs Não-ECC sem buffer
SODIMMs Não-ECC sem buffer

Interface
Taxas de dados (Velocidade em MT/s)	4000, 4400, 4800, 5200, 5600, 6000, 6400 MT/s
Densidades de DRAM monolíticas (Gbit)	8Gb, 16Gb, 24Gb, 32Gb, 48Gb, 64Gb
Ballout e Tipo de Pacote (x4, x8 / x16)	BGA, 3DS TSV (78, 82 / 102)
Tensão (VDD / VDDQ / VPP)	1.1/ 1.1/ 1.8 V
VREF interno	VREFDQ, VREFCA, VREFCS
Comando/Endereço	POD (Pseudo Open Drain)
Equalização	DFE (Equalização de Feedback Dinâmica)
Comprimento de burst	BL16 / BC8 / BL32 (opcional)
Arquitetura principal
Número de bancos	32 bancos (8 grupos de banco) 8 BG x 4 bancos (16-64Gb x4/x8) 8 BG x 2 bancos (8Gb x4/x8) 16 bancos (4 grupos de banco) 4 BG x 4 bancos (16-64Gb x16) 4 BG x 2 bancos (8Gb x16)
Tamanho da página (x4 / x8 / x16)	1KB / 1KB / 2KB
Pré-busca	16n
DCA (Ajuste de Ciclo de Serviço)	DQS e DQ
Monitoramento de Atraso de DQS Interno	Oscilador de intervalo de DQS
ODECC (On-die ECC)	Scrub e verificação de erro 128b+8b SEC
CRC (Verificação de Redundância Cíclica)	Leitura/gravação
ODT (On-die Termination)	barramento CA, DQ, DQS, DM
MIR (pin “Espelho”)	Sim
Inversão de barramento	Inversão de Endereço/Comando (CAI)
Treinamento de CA, Treinamento de CS	Treinamento de CA, Treinamento de CS
Modos de treinamento de nivelamento de gravação	Aperfeiçoado
Padrões de Treinamento de Leitura	MRs dedicados para padrões de treinamento gerados por LFSR , clock e serial definido por usuário
Registros do modo	Até 256 x 8 bits
Comandos de PRÉ-CARGA	Todos os bancos, por banco e mesmo banco
Comandos de REFRESH	Todos os bancos e mesmo banco
Modo loopback	Sim