記憶體世代即將來到DDR5 (第五代雙倍資料率)的時代!

Rambus最近宣佈在其實驗室中開發出DDR5的可用晶片——DDR5是動態隨機存取記憶體(DRAM)雙列直插式記憶體模組(DIMM)的下一代重要介面。預計從2019年開始,暫存時脈驅動器與資料緩衝器可望有助於為伺服器倍增主記憶體的傳輸速率,而且也引發了對於未來運算的爭論。

美國聯合電子裝置工程委員會(JEDEC)標準組織計劃在明年6月之前宣佈以DDR5規格作為下一代伺服器的預設記憶體介面。然而,有些分析師指出,DDR5出現的時機,將會在持久型記憶體(即儲存級記憶體)、新式電腦架構與晶片堆疊等均陸續更新替代方案之際。

Rambus產品行銷副總裁Hemant Dhulla表示:「據我們所知,這是至今第一個在實驗室中開發出實際可行的DDR5 DIMM晶片組,預計可在2019年量產。我們希望率先使其上市,並協助我們的合作夥伴推出該技術。」

DDR5預計可支援高達6.4Gbits/s的資料率,傳輸頻寬最高達51.2 GBytes/s,分別較目前的DDR4支援的3.2Gbits資料率與25.6GBytes/s傳輸頻寬提高一倍。升級後的新版本將使64位元鏈路的運作壓從1.2V降低至1.1V,並使突發週期(BL)從8位元進展至16位元。此外,DDR5可還讓電壓穩壓器安裝於該記憶卡,而不必再加進主板中。

20170922_Rambus_NT01P1 下一代伺服器DIMM緩衝器晶片瞄準DDR5記憶體應用(來源:Rambus)

同時,CPU供應商預計將使其處理器的DDR通道數從12個擴增到16個通道,從而可能使主記憶體的容量從現有的64GB提高到128GB。

預計DDR5將最先出現在執行大型資料庫的高性能系統,或是諸如機器學習等具有龐大記憶體容量需求的應用中。Dhulla表示,雖然有些伺服器可能會延遲達6個月才採用DDR5,「但這只不過是幾季的時間罷了,並不是好幾年……每個人都想要更大容量的記憶體。」

當今大約有90%的伺服器都採用暫存或降低負載的DIMM——這些DIMM則採用暫存器時脈以及資料緩衝器。這些晶片通常由Rambus、IDT和Montage等公司以不到5美元的價格銷售。

替代型記憶體崛起

DDR5標準出現的時間,大約就是JEDEC為支援一系列DRAM與持久型記憶體組合的記憶體模組發佈NVDIMM-p (非揮發性DIMM)介面之際。英特爾(Intel)表示將在明年推出採用其3D XPoint晶片的伺服器DIMM;其他公司也預計將推出採用3D NAND的NVDIMM-p記憶體。

相較於傳統的DRAM模組,新版記憶體預計將在密度和延遲方面更具優勢。不過,預計其價格也將會更高,而DRAM可望維持原始速度的優勢。

20170922_Rambus_NT01P2 DDR5介面晶片的記憶體頻寬與密度都比DDR4更高2倍(來源:Rambus)

市場研究公司WebFeet Research總裁Alan Niebel表示:「市場將會非常需要DDR5...但它仍然是DRAM,而且也很耗電。它推動了傳統的馮·諾伊曼(Von Neuman)系統進展,但我們仍然需要持續推出持久型記憶體替代方案,以及新的運算模式。」

事實上,Hewlett-Packard Enterprise (HPE)已經發佈了一款採用Gen-Z記憶體介面的原型系統。Gen-Z是在今年8月才推出的全新記憶體架構。

WebFeet首席分析師Gil Russell表示:「許多人並不看好DDR5能成為下一代的記憶體介面。」

DRAM的製程技術微縮正趨近於其核心電容器的實體限制,這使得Russell等業界分析師預期這種記憶體設計將在未來的5至10年內終結。他強調,更高的錯誤率必須在晶片上建置糾錯程式碼的電路。

然而,記憶體領域「是一個真正進展緩慢的領域。」Russell說:「要讓DIMM獲得市場的認可,大概就得花一年的時間,而且大家總想要以儘可能最低的成本導入。」

同時,為了進一步提高速度與密度,AMD和Nvidia的高階繪圖處理器(GPU)已經改用高頻寬的記憶體晶片堆疊了。Rambus的Dhulla指出,晶片堆疊仍然是一種昂貴的途徑,僅限於用在高階的GPU、FPGA以及通訊ASIC。

Dhulla表示,「DDR5顯然是開啟大量機會的理想途徑。但目前業界較大的爭論焦點是在DDR5之後以及2023年以後將如何發展。因此,我們的實驗室也正著眼於多種替代方案。」

編譯:Susan Hong

(參考原文:DDR5 Runs in Rambus’ Labs,by Rick Merritt)