Tiêu chuẩn bộ nhớ DDR5: Giới thiệu về công nghệ mô-đun DRAM thế hệ tiếp theo

Đăng bởi: Máy Chủ Hà Nội - 17/04/2023 | Lượt xem: 807

Tổng quan về DDR5

DDR5 là Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động đồng bộ Tốc độ dữ liệu gấp đôi thế hệ thứ 5, hay còn gọi là SDRAM DDR5. Câu chuyện của DDR5 bắt đầu từ năm 2017 với sự khởi xướng của JEDEC (Hội đồng Kỹ thuật Thiết bị Điện tử) – một tổ chức về các tiêu chuẩn ngành, cùng với những đóng góp từ các nhà sản xuất bán dẫn bộ nhớ và kiến trúc chipset hàng đầu trên toàn cầu, trong đó có cả Kingston. DDR5 được thiết kế với các tính năng mới để hứa hẹn mang đến hiệu năng cao hơn, mức điện năng thấp hơn và tính toàn vẹn dữ liệu mạnh mẽ hơn cho công nghệ điện toán trong thập kỉ tới. DDR5 ra mắt vào năm 2021.

Tốc độ khởi động tốt hơn

DDR5 khởi động ở tần số 4800MT/s^*, còn mức của DDR4 là 3200MT/s, tức tăng đến 50% băng thông. Cùng với sự ra mắt của nền tảng điện toán, DDR5 dự kiến sẽ tăng hiệu năng lên 6400MT/s.

Điện năng giảm / Hiệu suất tăng

Ở mức 1,1V, DDR5 tiêu thụ ít hơn khoảng 20% điện năng so với các cấu phần DDR4 tương đương hoạt động ở mức 1,2V. Bên cạnh việc bảo tồn thời lượng pin cho máy tính xách tay, DDR5 còn mang lại lợi thế rất lớn cho các máy chủ doanh nghiệp có tần suất hoạt động mạnh.

PMIC

Mô-đun DDR5 được trang bị Mạch tích hợp quản lý nguồn điện (PMIC), giúp điều phối mức điện năng mà các cấu phần khác nhau của mô-đun bộ nhớ cần đến (như DRAM, Thanh ghi, hub SPD, v.v.). Với các mô-đun cấp máy chủ, PMIC sử dụng 12V, còn với các mô-đun cấp PC, PMIC sử dụng mức 5V. Công nghệ này có khả năng hỗ trợ điều phối điện năng tốt hơn so với các thế hệ trước, từ đó giúp giảm nhiễu và mang lại tín hiệu toàn vẹn hơn.

Trung tâm SPD

DDR5 sử dụng một thiết bị mới để tích hợp EEPROM Phát hiện hiện diện nối tiếp (SPD) với các tính năng hub bổ sung, quản lý quyền truy cập vào các trình điều khiển bên ngoài và ngắt kết nối các tải bộ nhớ trên bus trong khỏi bên ngoài.

Kênh phụ 32 bit kép

DDR5 phân chia mô-đun bộ nhớ thành hai kênh phụ khả định 32 bit độc lập để nhằm tăng hiệu suất và giảm độ trễ khi truy cập dữ liệu cho trình điều khiển bộ nhớ. Độ rộng dữ liệu của mô-đun DDR5 vẫn là 64 bit, nhưng việc chia nhỏ thành hai kênh khả định 32 bit sẽ giúp tăng hiệu năng tổng thể. Đối với bộ nhớ cấp máy chủ (RDIMM), chúng tôi bổ sung thêm 8 bit cho mỗi kênh phụ này để hỗ trợ ECC, đạt tổng 40 bit mỗi kênh phụ, hay tổng 80 bit mỗi Bậc. Mô-đun Bậc đôi được trang bị bốn kênh phụ 32 bit.

Khóa mô-đun

Phần rãnh nằm ở giữa mô-đun đóng vai trò như khóa, giúp khớp bộ nhớ vào khe cắm dành cho DDR5, tránh việc người dùng lắp đặt nhầm DDR4, DDR3 hay các loại mô-đun không được hỗ trợ khác. Không giống như DDR4, rãnh khóa của DDR5 có sự khác biệt giữa các loại mô-đun: UDIMM và RDIMM

ECC trên chip bán dẫn

ECC (Mã sửa lỗi) trên chip bán dẫn là một tính năng mới được thiết kế để sửa các lỗi bit trong chip DRAM. Khi tăng mật độ chip của DRAM bằng công nghệ quang khắc trên phiến silicon mỏng thu hẹp, nguy cơ rò rỉ dữ liệu cũng tăng lên. ECC trên chip bán dẫn giúp giảm thiểu rủi ro này bằng cách sửa các lỗi xảy ra trong chip, từ đó tăng độ tin cậy và giảm tỷ lệ sai sót. Công nghệ này không thể sửa các lỗi nằm ngoài chip hoặc lỗi xảy ra trên bus giữa mô-đun và trình điều khiển bộ nhớ nằm trong CPU. Bộ xử lý dựa trên ECC dành cho máy chủ và các trạm làm việc được trang bị các mã có khả năng sửa lỗi bit đơn hoặc nhiều bit khi đang chạy. Các bit DRAM bổ sung cũng phải được cung cấp để cho phép triển khai quy trình sửa lỗi này. Tính năng này có mặt trên các loại mô-đun cấp ECC như ECC Không có bộ đệm, Có thanh ghi và Giảm tải.

Cảm biến nhiệt bổ sung

Các RDIMM và LRDIMM DDR5 cấp máy chủ được lắp thêm cảm biến nhiệt ở các đầu của mô-đun để theo dõi điều kiện nhiệt độ trên khắp thân DIMM. Việc này giúp quá trình kiểm soát việc làm mát hệ thống được chính xác hơn, trái ngược với hiệu năng khống chế nhiệt độ cao ở DDR4.

Tăng băng nhớ và chiều dài truyền loạt

DDR5 có băng nhớ tăng gấp đôi từ 16 lên 32, cho phép người dùng mở nhiều trang cùng một lúc và tăng hiệu suất. Ngoài ra, chiều dài truyền loạt tối thiểu cũng tăng lên đến 16, so với 8 ở thế hệ DDR4. Những cải tiến này giúp tăng cường hiệu suất bus dữ liệu, cung cấp gấp đôi dữ liệu trên bus, từ đó giảm mức đọc/ghi cần thiết để truy cập cùng một dòng dữ liệu bộ đệm.

Làm mới tốt hơn

DDR5 được bổ sung một lệnh mới gọi là SAME-BANK Refresh (Làm mới CÙNG BĂNG NHỚ), để cho phép làm mới chỉ một băng nhớ mỗi nhóm băng nhớ, thay vì làm mới tất cả các băng nhớ. So với DDR4, lệnh này giúp DDR5 cải tiến hiệu năng và hiệu suất cao hơn nữa.

Cân bằng phản hồi quyết định (DFE)

DDR5 sử dụng công nghệ Cân bằng phản hồi quyết định (DFE) để mang đến tính toàn vẹn ổn định và đáng tin cậy cho tín hiệu trên mô-đun, cũng là yêu cầu cần thiết đối với mức băng thông cao.

Kích cỡ

Mặc dù trông khá giống với DDR4, thế hệ mới này có một số thay đổi lớn để giúp DDR5 tương thích với các hệ thống cũ. Vị trí rãnh khóa (phần rãnh nằm ở giữa) được di chuyển để tránh người dùng lắp nhầm vào khe cắm không tương thích.