DDR5: tutto quello che c'è da sapere

27 ottobre 2021

Le RAM DDR5 fanno finalmente la loro comparsa sul mercato consumer desktop. Ecco tutto quello che c'è da sapere.

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La tecnologia e il mondo dei PC - insieme a tutti i suoi componenti - con il passare del tempo si evolve sempre di più in continuazione e oggi è il turno delle RAM, quei solidi rettangoli vicini alla CPU che senza di loro non potremmo far niente, neanche accedere al sistema operativo. Nonostante il “tipo” rimanga lo stesso (DDR - Double Data Rate), la generazione cambia, e dalle famosissime e vecchissime DDR siamo passati alle DDR4, tutt’ora ancora in produzione e strausate. L’era delle RAM DDR4 purtroppo sta finendo e anzi, ormai è già finita, e stanno entrando in commercio una nuova generazione: le DDR5.

Nonostante avessimo già parlato nella guida completa delle RAM delle differenze tra le varie generazioni delle RAM, quest’oggi le andremo a ricalcare parlando però delle differenze tra DDR4 e DDR5, non confrontando anche le altre generazioni più vecchie.

Bisogna tenere a mente una cosa importante: dato che la tecnologia è relativamente recente e deve ancora subentrare (con tutti i relativi prodotti) nel mercato non ci sono ancora dati superufficiali emessi dalle aziende, perciò alcune informazioni (prese da leak) possono risultare non del tutto veritiere. Tuttavia, noi ci basiamo sui leak di fonti affidabili che sono stati emessi di recente.

Non è la prima volta che parliamo di RAM, abbiamo fatto diversi articoli e guide:

# Cosa cambia sostanzialmente in poche parole

efficienza;
velocità;
capacità maggiore;
socket;
sistema ECC.

# Efficienza

Nell’arrivo dei primi leak a riguardo di questa nuova generazione di memorie di sicuro un aspetto si è confermato subito ufficiale, e non solo per rigor di logica visto che più si va avanti di generazione e più diventano efficienti i banchi di RAM, ma anche a detta di diverse aziende produttrici: miglior efficienza.

Le DDR5 hanno la miglior efficienza mai vista in tutti questi anni di DDR dato che si è abbassata ancora di più la tensione operativa dei chip, e se prima le DDR4 a stock e senza XMP lavoravano a 1.2V di VDD/VDDQ e 2.5V di VPP, ora le DDR5 lavorano a 1.1V e 1.8V rispettivamente, e anche se può sembrar poco porta comunque a un effettivo miglioramento in termini di consumi. Inoltre, c’è da tenere in considerazione che i vari produttori di chip (Micron, Samsung, SK Hynix, Nanya - quest’ultimo molto poco diffuso dalle DDR4) stanno lavorando a nuovi processi produttivi (nanometri), passando a un numero di nanometri sempre più inferiore, e anche questo porta a un minor consumo e una maggiore efficienza per chip DRAM (oltre a una maggior densità dei bit). Un esempio lo si può fare con Micron, che grazie al loro nuovissimo processo produttivo D1α (1-alpha) porta sul mercato il nodo tecnologico più avanzato di sempre su chip DRAM, che consiste nell’usare i loro 14nm (infatti è il primo prodotto DRAM con un processo produttivo inferiore a 15nm). Samsung ha già finalizzato un chip DRAM LPPDR5 a 10nm e ha iniziato la produzione di chip DDR5 a 14nm a ottobre 2021.

Questo fattore non è vantaggioso solo per i banchi di RAM ma lo si può ritenere anche per le schede madri, visto che aumentando sempre di più di efficienza i banchi di RAM richiedono sempre VRM meno “potenti” (meno fasi e MOSFET non di elevatissima qualità), anche se già per le DDR4 non richiedevano nessun VRM di eccelsa qualità.

# Velocità

Uno dei punti più interessanti è sicuramente la velocità, se non il più interessante. Le DDR5 hanno fatto un salto davvero grande come frequenza in termini di MT/s (megratransfer al secondo) e latenze, sia in positivo che negativo. “sia in positivo che in negativo” poiché la frequenza (MT/s) è aumentata (e in alcuni casi neanche di poco) ma come contro è aumentata anche la latenza generale, tutti i timing, specialmente il CL (Cas Latency). Ovviamente è aumentato anche il CAS, ma ciò, come già detto nella guida completa delle RAM, era una cosa previdibile dato che è successo per ogni generazione di DDR. Oltretutto, con il passare del tempo, con le migliorie dei vari chip e di conseguenza dei vari banchi, il CAS diventerà sempre un problema minore, stessa cosa i vari timing, diminuendo sempre di più, risultando ciò solo una questione di tempo.

È aumentata anche la larghezza di banda, e ciò è stato fatto all’utilizzo di una nuova architettura interna che prevede due canali per ogni DIMM e un aumento del numero di bank group. Abbiamo quindi due canali indipendenti in grado di trasmettere per singolo modulo 40 bit totali, di cui 32 bit per il ottimo flusso dati e 8 bit per l’ECC (Error Correcting Code), con in totale 32 banchi (4 per gruppo) di memoria totali 8 bank group.

In generale, la frequenza minima registrata è di 4800 MT/s, ma si arriva anche a 8400 MT/s. Per esempio Samsung è arrivata a 6400 MT/s, ADATA fino a 8400 MT/s, TeamGroup fino a 5200 MT/s e SK Hynix ha già dei sample pronti da 5200 MT/s. Kingston sta già lavorando sull’overclock. Per quanto concerne il CL, dipende dalla frequenza specifica, ma alcuni prototipi hanno registrato anche più di 50.

# Capacità maggiore

Si anche un aumento della densità dei die: se le DDR4 arrivavano fino a un massimo di 8 Gb, le DDR5 arrivano fino a 16 Gb, permettendo banchi di memoria con una capacità maggiore a un prezzo inferiore, infatti Samsung ha registrato un modulo da ben 512 GB (DDR5-7200). Per fare ciò, Samsung ha affermato che, tramite l’uso della tecnologia TSV (through-silicon-via) e assottigliando i die, si possono impilare 8 die di DDR5 insieme e renderli più piccoli di 4 die di DDR4.

# Socket

L’arrivo delle RAM DDR5 su piattaforma consumer non è ancora disponibile dato che le attuali piattaforme (AMD AM4 e Intel LGA1200) con i corrispettivi socket non hanno gli slot adatti per adattare quest’ultime, infatti dato che le attuali schede madri possono supportare solo le DDR4, bisognerà rifare completamente il design per adattare le RAM DDR5, inoltre dovranno supportarle anche le varie CPU, e si pensa che si arriverà a tutto ciò da AMD Zen 4 (Ryzen 7000) e da Intel Alder Lake (serie 12000), naturalmente con le schede madri con socket della CPU diverso (AM5 e LGA1700 rispettivamente).

# Sistema ECC

Un altro dei punti principali sulle DDR5 è stata la funzionalità ECC (Error Correction Code) on-die (ODECC), integrata per aiutare a migliorare la resa della memoria avendo una topologia ECC per die. Questa non è una vera abilitazione ECC su un banco, dove richiede ancora della memoria fisica extra e un bus protetto. A riguardo del tema ODECC Samsung sta mostrando un miglioramento del suo tasso di errore di bit di 10^-6, o un fattore di un milione di BER inferiore.

Anche qui si può cogliere un’altra differenza con le DDR4: non tutti i banchi avevano la funzionalità ECC (solo quelli pensati per ambito server) e quelli che ce l’avevano erano più lenti; inoltre, i banchi DDR4 con la funzione ECC hanno 8 bit addizionali ai rank per ogni quadword.