Random Access Memory DDR5

DDR: cenni storici

Le RAM DDR (Double Data Rate) sono memorie volatili utilizzate nei computer e in altri dispositivi elettronici per archiviare temporaneamente i dati.

Sono così chiamate perché sono in grado di trasferire i dati due volte per ciclo di clock assicurando prestazioni superiori e una maggiore velocità di trasferimento dei dati.

Le DDR sono state lanciate sul mercato nel 2000 e sono state via via sostituite con versioni più veloci: DDR2, DDR3, DDR4 e DDR5.

Sono inoltre disponibili in diversi formati fisici, come DIMM e SO-DIMM, e possono essere utilizzate in una vasta gamma di dispositivi.

Dopo questa breve premessa ci concentreremo sulle sole differenze tra DDR4 e DDR5.

I moduli DDR5 vantano numerosi miglioramenti chiave rispetto alle generazioni precedenti.

Oltre ad essere più veloci e ad offrire densità più elevate, sono anche dotati di funzionalità intelligenti che aiuteranno a guidare la prossima era dell’informatica.

Memorie DDR4 e DDR5: introduzione nel mercato

Le memorie DDR4 sono arrivate sul mercato nel 2014, ma soltanto tre anni più tardi hanno superato le DDR3 per numero di installazioni.

Nel 2020 le vendite di DDR4 erano pari all’80%.

Le memorie DDR5 sono invece molto più recenti: sarebbero dovute arrivare sul mercato nel 2019 ma le specifiche del nuovo standard sono state approvate dal JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council) soltanto a metà 2020.

SK Hynix ha presentato i primi moduli DDR5 a inizio ottobre 2020.

differenza Velocità trasferimento dati

La principale differenza tra le due tecnologie sta nella velocità di trasferimento dati.

Le DDR4 hanno una frequenza di clock minima di 2133 MHz e una larghezza di banda massima di 25,6 GB/s, ma vi sono RAM con profilo XMP (Extreme Memory Profile) che raggiungono i 4800 MHz.

Per esempio le DDR4 G.Skill Trident Z Royal F4-4800C19-8GTRSB, che in un test di Overclock del noto Toppc hanno raggiunto la frequenza di ben 6016 MHz sotto azoto liquido.

Nel caso delle DDR5, quest’ultime offrono prestazioni maggiori, lavorando a una frequenza minima di 4800 MHz, ma alcune delle migliori RAM DDR5 vantano già velocità di 8400 MHz.

Nel frattempo ci sono leaks che l’azienda Netac stia già lavorando in collaborazione con Micron (azienda produttrice di chip ram molto blasonati) su RAM DDR5 con frequenza effettiva di 10.000 MHz.

I produttori di memorie RAM utilizzano sia MHz che MT/s (Megatransfer al secondo) per descrivere i loro moduli.

I MHz indicano il numero di cicli di clock che la memoria RAM gestisce in un secondo, mentre gli MT/s si riferiscono al numero di trasferimenti di dati effettuati in un secondo.

Questa seconda unità di misura è più specifica in quanto tiene conto del numero di bit che vengono trasferiti in ogni ciclo di clock.

cambiamenti radicali introdotti sulle DDR5

In primis è stato modificato il layout pin DIMM ovvero la posizione della tacca (spazio) tra i pin sui moduli di memoria è cambiata con DDR5, impedendo che i moduli più recenti vengano inseriti accidentalmente nei socket DDR4.

Un PMIC sul modulo aiuta a ridurre il ruolo della scheda madre nella gestione dell’alimentazione gestendone la maggior parte su chip.

È essenzialmente il cervello dietro un sistema di regolazione della tensione intelligente che facilita la configurabilità delle rampe e dei livelli di tensione offrendo funzionalità di monitoraggio della corrente.

I moduli DDR5 standard presenteranno due sotto canali a 32 bit indirizzabili in modo indipendente.

Ciò aiuterà i processori multi-core a gestire in modo più efficiente il recupero dei dati dalla memoria.

Tutti i moduli DDR5 hanno la capacità di correggere gli errori prima che una alcuni si verifichino nel modulo.

Con l’aumento della densità della DRAM (a causa della riduzione della litografia dei wafer), aumenta anche il potenziale di perdita di dati all’interno dei moduli.

L’ODECC rileva in anticipo tali parti negative e le corregge, ma non può correggere gli errori al di fuori di un chip, sono necessari bit DRAM aggiuntivi per consentire tali correzioni.

I moduli DDR5 aggiungono 8 bit extra per indirizzo a 32 bit per un totale di 80 bit per gestire la correzione degli errori, rispetto ai 72 bit su DDR4.

Questi bit aggiuntivi possono funzionare in tandem con CPU abilitate per ECC per server e workstation che dispongono della capacità di correggere al volo errori a bit singolo o multiplo.

Tensioni, densità e consumo energetico

I moduli DDR5 standard ora richiedono solo 1,1 V per raggiungere velocità di 4800 MHz, questo è un netto miglioramento rispetto al requisito di 1,2 V di DDR4 oltre un incremento del 50% sulla frequenza base.

Può sembrare una differenza banale, ma si traduce in una maggiore efficienza energetica pari al 20%, una riduzione della generazione di calore, un aumento della durata della batteria sui notebook e ampie possibilità di overclocking.

Le memorie DDR5 hanno una densità base di 16 Gb per IC (Integrated Circuit): si tratta del valore più elevato che si può incontrare nel caso delle DDR4.

La densità per IC esprime la quantità di memoria che può essere contenuta in un singolo chip di memoria.

Più alto è questo valore, maggiore sarà la quantità di memoria che può essere contenuta in un singolo chip e, di conseguenza, in un singolo modulo di memoria.

Grazie all’evoluzione delle tecnologie di fabbricazione dei chip di memoria, la densità per IC è aumentata di molto nel corso degli anni.

Le prime memorie DRAM (Dynamic Random Access Memory) utilizzavano chip di memoria con una densità per IC di appena 16 kilobit mentre le moderne memorie si spingono oltre i 16 Gb.

affidabilità DDR5 migliorata tramite ECC ON-DIE

ECC (Error Correction Code) on-die è una nuova funzionalità di DDR5 che permette di correggere gli errori all’interno del chip SDRAM.

In questo modo i moduli RAM di nuova generazione possono aumentare l’affidabilità correggendo gli errori che si presentano e che sono figli dei processi litografici portati sempre più all’estremo.

L’utilizzo di ECC on-die può migliorare la stabilità e l’affidabilità del sistema, soprattutto in applicazioni critiche in cui la precisione dei dati elaborati è fondamentale.

Il circuito integrato per la gestione dell’energia (PMIC) fa sì che le memorie DDR5 funzionino in modo più stabile e assicurino una maggiore integrità del segnale riducendo il rumore.

Compatibilità slot sulla scheda madre

Le memorie DDR5 non sono fisicamente compatibili con gli slot destinati alle RAM DDR4, è necessario verificare la compatibilità del proprio sistema prima di valutare un eventuale aggiornamento.

Le DDR5, infatti, usano un connettore DIMM a 288 pin come le DDR4, ma è in questo caso presente una tacca o notch più o meno centrale che vieta l’inserimento di moduli DDR4 in uno slot DDR5.

La differente piedinatura è giustificata dalla nuova tecnologia implementa sulle memorie DDR5.

ASUS ha sviluppato un adattatore per memorie DDR4 su slot DDR5.

Quest’ultimo permette di utilizzare moduli DDR4 su una scheda madre con slot DDR5.

L’utilizzo di DDR4 su una scheda madre DDR5 limita ovviamente le prestazioni del sistema, quindi non è una cosa sensata da effettuare.

Le RAM DDR5 richiedono inoltre una scheda madre compatibile e un processore di ultima generazione per funzionare correttamente.

I processori Intel Core di 12esima generazione (Alder Lake) e successivi oltre agli AMD Ryzen 7000 e seguenti (socket AM5) sono compatibili con le memorie DDR5.

Di recente ASUS e Corsair hanno collaborato per portare fino a 192 GB di memoria DDR5 sulle schede madri Intel serie 700 e 600.

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