Развитие технологии DDR5

Развитие технологии DDR5

Выпуск 24/25 (6748/6749) от 23 декабря 2021 г.
РУБРИКА: МИКРОЭЛЕКТРОНИКА

Развитие центров обработки данных (ЦОД) обуславливает ужесточение требований к используемым схемам памяти. Необходимо повышение емкости и пропускной способности. Одним из вариантов решения этой проблемы является технология DDR5, пятое поколение ДОЗУ. Одной из фирм-разработчиков, активно продвигающих технологию DDR5, является корпорация Rambus.

Как и всем поколениям ДОЗУ, приборам DDR5 потребуется экосистема поддерживающих технологий. Это необходимо для того, чтобы она стала доминирующей – только увеличения требований к пропускной способности памяти из-за появления новых рабочих нагрузок недостаточно.

Корпорация Rambus уже закладывает основу для внедрения DDR5, которое планируется не ранее, чем через год. Недавно она представила своим заказчикам опытные образцы своих DDR5 регистрирующих синхрогенераторов (RCD) 2-го поколения с быстродействием 5600 млн. передач данных в секунду (MT/s). Эти заказчики корпорации – основные поставщики DDR5 регистровых модулей памяти с двухрядным расположением выводов (Registred Dual In-Line Memory Module, RDIMM). Представители Rambus считают, что пройдет несколько лет, прежде чем подобные системы появятся на рынке. Однако вспомогательные технологические блоки, такие как RCD корпорации, должны быть оценены и аттестованы заказчиками уже сейчас, чтобы экосистема была готова обеспечить пропускную способность и емкость, которые потребуются в ЦОД следующего поколения.

DDR5 RCD наряду с буферами данных (DB) используются в DDR5 RDIMM и DDR5 DIMM с уменьшенной нагрузкой (Load Reduced DIMM, LRDIMM) для обеспечения более высокой пропускной способности, производительности и емкости по сравнению с небуферизованными DIMM. RDIMMS и LRDIMMs применяются для снижения нагрузки на центральный процессор и улучшения целостности сигнала командных/адресных шин. Роль RCD – функционирование в качестве одного из основных кристаллов ИС плоскости управления, который распределяет сигналы команд/адресов и синхронизирует кристаллы ДОЗУ в DIMM. Один RCD корпорации Rambus может поддерживать DDR5 LRDIMM совместно с десятком буферов данных на модуль. Это позволяет снизить нагрузку на шину данных и использовать в модуле ДОЗУ большей емкости - без увеличения времени ожидания.

Отличительной особенностью памяти DDR5 является то, что в модули DIMM встроено больше интеллектуальных функций. Это позволяет вдвое увеличить скорость передачи данных и в четыре раза увеличить пропускную способность по сравнению модулей DIMM DDR4. Рабочие характеристики новейшего DDR5 RCD корпорации Rambus обеспечивает увеличение скорости передачи данных на 17% по сравнению с DDR5 RCD первого поколения (4800 MT/s) при меньших времени ожидания и потребляемой мощности (см. рисунок). Кроме того, оптимизированы параметры синхронизации. RCD первого поколения уже поставляются заказчикам в разумных количествах, поскольку они планируют подготовить выпуск своих продуктов к следующему году.



DDR5 DIMM отличается от DDR4 DIMM большей степенью параллелизма и увеличенной скоростью передачи данных, что обеспечивает большую емкость и пропускную способность


Серверам требуется большая емкость, более высокая пропускная способность и меньшее время загрузки из памяти. При выпуске на рынок DDR5 ДОЗУ ожидается та же степень детализации доступа и те же или лучшие функции надежности, доступности и удобства обслуживания, что и в предыдущих версиях ДОЗУ. Новые модули DIMM также должны оставаться в пределах диапазона мощности охлаждения ~ 15 Вт на модуль. Затраты на электроэнергию имеют решающее значение для общей стоимости владения (TCO) центров обработки данных, особенно гиперразмерных ЦОД, как с точки зрения потребляемой мощности самой системы, так и с точки зрения потребляемой мощности, необходимой для ее охлаждения. Отмечается, что есть преимущество в движении более плотным ядрам. Тогда внутри одного модули, стойки и т.д. их можно разместить в большем числе.

Такая масштабируемость имеет решающее значение, особенно учитывая, что требования к серверам были движущей силой перехода на стандарт DDR5. В конечном счете, речь идет о создании экосистемы DDR5, чтобы клиенты могли продолжать внедрять системы DDR5 в нужном им темпе.

Технология DDR5 имеет как сходства, так и различия с предшествующей технологией DDR4. В дополнение к более высокой производительности, емкости и меньшей потребляемой мощности, DDR5 DIMM отличается повышенным параллелизмом и улучшенной скоростью передачи сигналов по сравнению с DDR4 DIMM. Это позволяет увеличить емкость и пропускную способность за счет параллельного объединения большего количества ДОЗУ. Технология DDR5 использует 40-разрядный канал передачи данных - 32 разряда под передачу данных и 8 под передачу кода с исправлением (error correction code, ECC). При этом на каждый DIMM приходится два канала, что обеспечивает более высокую эффективность памяти и меньшее время ожидания. Недостатком наличия нескольких слотов на канал является то, что линии передачи данных и адресные строки команд могут быть сильно загружены. Вот тут-то наверняка пригодятся кристаллы интерфейса памяти. Наличие двух каналов вместо одного необязательно для улучшения пропускной способности, но обеспечивает преимущества в увеличении параллелизма. Огромный рост объема данных и их обработка с помощью искусственного интеллекта и машинного обучения являются важной движущей силой внедрения DDR5, поэтому основное внимание уделяется потребностям ЦОД следующего поколения.

Внедрению последней версии ДОЗУ также будут способствовать создание и потребление контента, именно на это нацелены недавно анонсированные корпорацией Micron продукты для настольных ПК с памятью Crucial DDR5. Пользователи настольных ПК ожидают более эффективной многозадачности и более высокой производительности новых приложений, таких как создание 4K и 8K контента, интерактивные развлечения, личная и деловая производительность, а также опыт виртуальной реальности. Все эти приложения выигрывают от сочетания в DDR5 увеличенных пропускной способности и емкости при сниженной потребляемой мощности. Новая память Crucial DDR5 совместима с процессорами 12Gen Intel Core, поддерживающими DDR5, и доступна с емкостью в 8 Гбайт, 16 Гбайт и 32 Гбайт. Представители Micron заявляют, что Crucial DDR5 обеспечит (по сравнению с памятью DDR4) увеличение скорости передачи данных до 50%.

Стандарт DDR5 синхронных ДОЗУ был первоначально издан в июле 2020 г. Ассоциацией твердотельной технологии JEDEC, которая недавно объявила об его обновлении, опубликовав обновление стандарта JESD79-5A на DDR5 СДОЗУ. В новый стандарт включены функции, предназначенные для повышения надежности и производительности в широком спектре приложений, включающих клиентские системы и высокопроизводительные серверы. В нем также предусмотрено увеличение скорости передачи данных для ядра ДОЗУ до 6400 MT/s и 5600 MT/s для устройств ввода-вывода.


Gary Hilson. DDR5 Ecosystem Ramps Up. EE Times, 11.01.2021

https://www.eetimes.com/ddr5-ecosystem-ramps-up/


ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ