La specifica DDR5 è lo standard di nuova generazione per quanto riguarda le memorie RAM, e andrà a sostituire l’ormai nota e ampiamente diffusa DDR4. Le nuove RAM DDR5 hanno fatto il loro debutto con le piattaforme Intel Alder Lake e, sebbene siano in grado di offrire prestazioni superiori e consumi inferiori, al momento non abbiamo ancora visto dei kit di RAM DDR5 in grado di superare le migliori RAM DDR4 sul mercato nei benchmark. In futuro, con l'uscita di DDR5 più performanti, con frequenze maggiori e latenze più basse, la situazione dovrebbe cambiare radicalmente, un po' come accaduto nel passaggio da DDR3 a DDR4.
Perché servono le RAM DDR5?
Ma perché il nuovo standard DDR5 è così importante? Cerchiamo di capirlo. Con la prima generazione di processori Ryzen, AMD ha offerto al mercato mainstream un processore 4 core / 8 thread per la fascia media e un 8 core / 16 thread per la fascia alta, il doppio di quanto offerto da Intel in quegli anni nella stessa fascia di prezzo.
Con i nuovi Ryzen 3000, presentati al Computex 2019, AMD ha aumentato il numero di core di un ulteriore 50%, portando ben 6 core nella fascia media e 12 in quella alta.
Nel giro di pochi anni, i core della CPU che si trova nel computer di un videogiocatore sono praticamente triplicati, passando da 4 a 12. Questo significa che è necessario aumentare drasticamente la banda di memoria per core, altrimenti sarà difficile tenere il passo delle CPU di nuova generazione.
Come possiamo vedere dal grafico di Micron, dai primi anni 2000 in poi la larghezza di banda per core è rimasta abbastanza stabile, tuttavia dallo scorso anno è iniziato un trend negativo, causato proprio da questo aumento di core.
Prestazioni delle RAM DDR5
Il design delle nuove memorie RAM DDR5 dovrebbe assicurare densità e prestazioni doppie rispetto alla prima generazione di DDR4.
Le RAM DDR5-3200 vedranno un aumento di banda del 36% rispetto ai moduli DDR4-3200, tuttavia le nuove memorie DDR5 dovrebbero avere una banda di 4800 MT/s, l’87% in più delle DDR4-3200. Il limite ufficiale delle RAM DDR5 è 6400 MT/s, ma probabilmente alcuni design riusciranno a superarlo, anche grazie all’overclock.
SK Hynix sta lavorando a moduli DDR5 in grado di offrire una capacità di 2 GB (16 Gb) per chip e un throughput fino a 6,4 Gb/s per pin, con un voltaggio ridotto da 1,2 V a 1,1 V che, in combinazione al processo produttivo a 1Ynm, garantisce un consumo energetico inferiore rispetto alle memorie DDR4.
| Tipo di memoria | Anno di rilascio | Bandwidth | Pin per Ch | Volaggio (V) | Prefetch |
|---|---|---|---|---|---|
| SDR | 1993 | 1.6 GB/s | 168 | 3.3 | 1n |
| DDR | 2000 | 3.2 GB/s | 184 | 2.5/2.6 | 2n |
| DDR2 | 2003 | 8.5 GB/s | 240 | 1.8 | 4n |
| DDR3 | 2007 | 17 GB/s | 240 | 1.35/1.5 | 8n |
| DDR4 | 2014 | 25.6 GB/s | 380 | 1.2 | 8n |
| DDR5 | 2019 | 32GB/s | 380 | 1.1 | 8/16n |
| HBM2 | 2016 | 307 GB/s | 2860 | 1.25/1.35 | 16n |
| GDDR6 | 2016 | 72 GB/s | 180 | 1.35 | 16n |
Le RAM DDR5 offrono anche due canali 40-bit indipendenti per ogni modulo di memoria, efficienza del bus e schemi di refresh migliorati e un maggior numero di bank group, così da aumentare le prestazioni.
SK Hynix, uno dei primi produttori ad aver iniziato la produzione, a partire dall’inizio del prossimo anno utilizzerà il nodo 1α nm per realizzare memorie DDR5, rimpiazzando dunque le DDR5 di prima generazione costituite solamente da engineering sample. Questo poiché la nuova litografia EUV (Extreme Ultra Violet) offre vantaggi sostanziali ai circuiti integrati più complessi sia in termini di potenza che di prestazioni, e, forse ancora più importante, in termini di dimensioni del die, garantendo quindi anche un certo risparmio energetico.
Infatti, le RAM DDR5 a differenza di tutte le precedenti generazioni gestiranno la tensione direttamente sui moduli DRAM ed in generale presentano delle caratteristiche di progettazione completamente nuove e differenti. Nello specifico la regolazione della tensione sul modulo potrebbe aumentare leggermente la produzione di calore degli stessi, costringendo i produttori a trovare delle nuove soluzioni di dissipazione.
Bandwidth elevato, come ottenerlo?
Secondo Micron, l’architettura delle memorie DDR5 sarà una versione completamente rivista di quella delle attuali DDR4, con un’attenzione particolare per aumentare al massimo la larghezza di banda.
Alcune funzionalità chiave sono progettate proprio per questo scopo, come ad esempio l’aumento del data rate da 3200 MT/s a 6400 MT/s. Questo incremento dovrebbe permettere alle nuove RAM DDR5 di tenere il passo dei processori attuali e futuri, anche nel caso un’ulteriore crescita nel numero di core.
Il nuovo standard di RAM DDR5 include anche delle funzionalità non legate al data rate, ma che possono comunque aumentare il bandwidth totale. Ad esempio, i moduli DDR5 supporteranno - come detto - due canali 40-bit (32-bit + ECC) indipendenti.
La nuova burst length BL16 permette di accedere “in un sol colpo” a 64 byte di dati, all’incirca la stessa dimensione della linea di cache di una CPU, utilizzando solamente uno dei due canali indipendenti. Questa funzionalità dovrebbe portare notevoli miglioramenti nella concorrenza, e permettere di passare dai sistemi di memoria a 8 canali a quelli a 16 canali.
Rispetto all’attuale DDR4, lo standard DDR5 raddoppia anche il numero di bank group, mantenendo però uguale il numero di banchi in ogni gruppo; ciò significa quindi che il numero totale di banchi sarà doppio rispetto a quello delle DDR4. Questo permette ai controller di evitare il calo prestazionale legato agli accessi sequenziali alla memoria all’interno dello stesso banco.
Le prime RAM DDR5
A marzo 2017 JEDEC, il gruppo che sviluppa vari standard di memoria tra cui anche quello DDR, ha annunciato che la specifica DDR5 sarebbe stata rilasciata nel 2018. A novembre di quell’anno SK Hynix ha annunciato il primo modulo RAM conforme alla specifica DDR5, che sarebbe dovuto arrivare sul mercato nel 2020.
E infatti le prime RAM DDR5 sono arrivate per mano di SK Hynix proprio nel 2020, dimostrando nei test iniziali delle prestazioni notevoli, visto il miglioramento delle prestazioni complessivo di circa 1.8 volte rispetto alle memorie della precedente generazione, anche se ci sono stati dei problemi legati all’elevata latenza dovuti alla possibilità di avere memorie dual rank.
Il debutto delle DDR5 con il lancio dei processi Intel Alder Lake non è stato un vero e proprio successo, ma bisogna ammettere che due principali fattori hanno inciso negativamente. Il primo è senza alcun dubbio da ricercare nella pandemia globale causata dal coronavirus, che ha rallentato globalmente sia la produzione che la ricerca. Il secondo invece è dovuto alla crisi del mercato dei semiconduttori, che ha rappresentato un discreto rallentamento dello sviluppo e la ricerca dei prodotti, rimandando il debutto delle nuove memorie alla fine dell’anno: uno dei principali problemi di produzione è legato al modulo di regolazione di voltaggio integrato, estremamente difficile da reperire in questo contesto storico.
Quando saranno compatibili le RAM DDR5 con i processori AMD?
Come detto, le RAM DDR5 hanno fatto il loro debutto con le piattaforme Intel Alder Lake di dodicesima generazione. Per quanto riguarda AMD, ancora ferma alle DDR4 con Ryzen 5000, la compatibilità con il nuovo standard arriverà nel 2022, con il socket AM5 e i futuri processori AMD Ryzen 7000, basati sulla nuova architettura Zen 4.