Memórias DDR5: o que muda com a tecnologia? É hora de trocar?

A geração de processadores Intel Alder Lake fará a introdução da tecnologia de memórias DDR5 para os consumidores domésticos no final do ano, sendo seguido pelo soquete AM5 da AMD em suas futuras plataformas Ryzen. Os principais destaques envolvem menor consumo, aumento da performance, maior capacidade e densidade de dados e algumas alterações grandes na arquitetura. Vamos nesse artigo descrever essas mudanças!

Para entender como funcionam as memórias comerciais de computadores, dos domésticos até a supercomputação, é preciso entender que essas memórias atendem as especificações da JEDEC Solid State Technology Association, ou como mas comumente é referida, a JEDEC, uma associação formada pelas principais empresas de tecnologia do mundo, que em conjunto definem os padrões que serão usados nas futuras memórias disponíveis no mercado. É assim que temos módulos de memória que funcionam independente da fabricante da placa-mãe, processador ou do próprio módulo de memória em si.

Performance

A especificação do Double Date Rate (DDR) de quinta geração ampliou várias das especificações, sendo que uma das primeiras que chama a atenção é a performance. Uma memória operando em DDR4 a 1600MHz (ou como popularmente chamamos, uma memória de 3200MHz devido ao fator duplicado de transferência de dados do DDR) é capaz de entregar 3200 milhões de transferências por segundo (MT/s), algo que será ampliado em 50% com as memórias de 4800 MT/s, ampliando a largura de banda de 3.2Gb/s para 4.8Gb/s já na especificação base da tecnologia, e o DDR5 compreende até 6400MT/s. É interessante perceber que a JEDEC foi mais agressiva na evolução da tecnologia, pois em outras gerações o novo padrão partia do mais alto do anterior (os 2133MHz dos DDR3 sendo a base dos DDR4). O DDR5 já traz um salto considerável sobre as memórias mais rápidas DDR4 existentes, já no lançamento.

Conteúdo Relacionado

Intel

G.Skill revela kit de memórias DDR5-6600 CL36 Trident Z5 mais rápido do mundo

Mas a geração DDR5 vai contar com algumas mudanças estruturais mais profundas, bastante relevantes, além de frequências mais altas. A primeira é que agora cada memória possuirá dois canais para melhorar o paralelismo. Ao invés de um canal com 64-bit como acontece no DDR4, o DDR5 contará com dois canais de 40-bit ao total, na prática 32-bit desconsiderando os códigos de correção de erro (ECC).

A segunda é que o burst lenght, que define quantos dados são enviados a cada troca de informação entre o processador e a memória. Ele foi ampliado de 8 bytes (BL8) para 16 bytes (BL16), o que na prática significa que na mesma frequência de operação uma memória DDR5 manda 64 bytes de operações na metade do tempo que uma DDR4 iria precisar.

Aqui vem uma mudança interessante. Dobrar o burst lenght quer dizer que onde a memória DDR4 entrega 64 bytes, a DDR5 entregaria 128 bytes. Isso é muito grande para uma operação para apenas um canal, e muito da computação é otimizada para os 64-bit. É aí que entra os dois canais independentes de 32-bit, possibilitando para a memória não lotar apenas uma linha, e sim ter dois canais de forma mais eficiente distribuindo esses dados em conjuntos menores e mais eficientes para a estrutura atual da computação moderna. Assim a configuração básica do DDR4 com 1×64-bit dá lugar ao 2×32-bit do DDR5.

Essa maior performance foi alcançada através de um conjunto de melhorias, sendo a mais relevante o Decision Feedback Equalization (DFE), uma tecnologia que reduz a interferência de diferentes símbolos dentro do sinal e com isso consegue fazer a transmissão dos dados em uma taxa mais elevada sem causar falhas na comunicação.

Capacidade de armazenamento

As memórias DDR5 também ampliam os limites da tecnologia em termos de capacidade de dados armazenáveis. Em apenas um die (SDP), as memórias DDR4 armazena até 16GB, as memórias DDR5 trazem uma série de mecanismos como Códigos de Correção de Erro (ECC), post package repair, e modos CRC de leitura e escrita que dão suporte a até o quádruplo de espaço, trazendo DIMMs de até 64GB por die, e considerando uma memória dual-rank, devemos ver armazenamentos de até 128GB em modelos para uso doméstico. Por uma questão de custo e necessidade atual da maioria dos sistemas, porém, não espere ver algo muito diferente dos chips de 8 ou 16GB por die, mantendo o mais comum 8GB, 16GB e 32GB por módulo que vemos hoje no mercado de DDR4.

Energia

Outra mudança relevante é no consumo, apesar de não haver um. As memórias DDR5 vão reduzir sua demanda energética com a mudança da tensão de operação (VDD) de 1.2v do DDR4 para 1.1v no DDR5. Isso mantém a evolução que a JEDEC vem introduzindo a cada nova geração da tecnologia DDR. Mas o mais interessante em termos de consumo é que os reguladores de tensão estão de mudança. Vão pegar suas coisas, chamar o frete e sair das mainboards para passar a estar nas memórias.

Conteúdo Relacionado

Hardware

TeamGroup anuncia memórias DDR5 para este ano,custando a partir de US$399

Isso se assemelha com a forma como acontece com os processadores, onde os VRMs estão mais próximos da CPU. Os controladores de tensão próximos das estruturas das memórias resultam em uma alimentação de energia mais estável. Outra grande vantagem é que as fabricantes das placas-mãe não vão precisar seguir a filosofia do pior cenário, colocando controladores de tensão considerando todos os slots lotados e com memórias de alta demanda. O custo obviamente será repassado da placa-mãe para a memória, mas você sempre estará comprando apenas a quantidade de reguladores de tensão que precisa, e nada mais.

E por fim, tem a mudança física. Foram mantidos os 288 pinos presentes no DDR4, trazendo um processo semelhante ao que aconteceu na transição entre o DDR2 para o DDR3, e inclusive os encaixes são idênticos, mas a tecnologia não será retrocompatível. Há uma grande mudança nas funções dos pinos para acomodar novos recursos, entre eles a principal alteração é nos dois canais de comunicação, ao invés de apenas um do DDR4.

Entrada no mercado

O DDR5 começa a ser utilizado mais amplamente agora com a chegada da 12ª geração Intel Core, codinome Alder Lake, e também com a chegada dos Ryzen em soquete AM5, no futuro, massificando ao longo de 2022. A curva de adoção começa com poucos produtos disponíveis, custos mais altos e especificações mais limitadas, para uma implementação ampla em uma janela de 12 a 18 meses, de acordo com estimativas da JEDEC. Como aponta o Anandtech, há uma expectativa que o DDR5 tenha um fluxo semelhante ou mais longo que o DDR4 no mercado, algo facilitado pelo suporte a grandes quantidades de armazenamento e também especificações elevadas de performance, tornando ela mais resistente à obsolescência ou se tornar um gargalo em um sistema.

Via: Semiconductor Engineering, JEDEC, All About Circuits, Anandtech