Новое поколение памяти DDR4 SDRAM может достичь 4,2 ГГц

Японский сайт PC Watch опубликовал интересную статью, в которой приводятся основные тенденции развития технологии памяти DRAM от DDR3 до DDR4 на несколько лет вперед. После недавней конференции MemCon 2010, прошедшей в Токио, японское издание изучило планы некоторых производителей DRAM и объединило их в схематические прогнозы относительно возможностей DDR4.

Судя по первой схеме, производители единодушно считают, что DDR4 фактически появится на рынке в 2015 году. Иными словами, в течение продолжительного времени ни одна из этих спецификаций интегральных схем не будет интересовать системных компоновщиков.

Организация JEDEC объявила о своем намерении принять окончательный вариант спецификаций DDR4 в 2011 году и начать коммерческое производство в 2012 году. Однако, ожидается, что технология памяти DDR4 SDRAM нового поколения внесет радикальные изменения в структуру подсистем памяти чипсетов в настольных компьютерах, ноутбуках и в корпоративных серверных решениях. Как упоминалось на сайте bit-tech, платформа Intel Sandy Bridge-E на базе сокета LGA 2011 будет поддерживать четырехканальную память DDR3, или один модуль DIMM на канал, чтобы максимально увеличить пропускную способность памяти, доступную для остальной системы. Для этого типа исполнения необходимо, чтобы контроллер памяти имел структуру «точка-точка» (Point-to-Point), где параллельная организация переносится с каналов DIMM на сам контроллер памяти.

Ожидается, что серверные системные платы будут использовать высокопроизводительные цифровые коммутаторы для распределения нагрузки по обработке данных контроллером памяти между большим количеством канальных узлов, для того чтобы компенсировать высокую емкость памяти на рынке корпоративных серверов. Принцип очень похож на коммутаторы PCI-Express, которые применяются в течение многих лет, и многие, возможно, вспомнят чип Nvidia NForce 200, выполняющий почти такую же функцию для распределения большего количества линий по графическим процессорам с высокой пропускной способностью. Однако, аналитики ожидают, что серверная разработка будет использовать какой-то вид обнаружения и коррекции ошибок в связи со сложностью структуры подсистемы.

Что касается производительности, можно ожидать, что к 2015 году память DDR4 достигнет, а возможно, и превысит 4,266 ГГц. Пока совет JEDEC продолжает свою работу по окончательному утверждению производительности стандарта следующего поколения, ожидается, что память DDR3 должна получить новый стандарт частоты, которая увеличится до 2133 МГц при напряжении всего 1,25 В. К тому времени DDR4 только появится на рынке (следует заметить, на рынке энтузиастов) и будет продолжать план развития производительности примерно на уровне DDR4-2133 МГц с напряжением 1,20 В. Как отмечает PC Watch, наблюдается несоответствие между тем, насколько снижается напряжение по технологическому плану, и тем, насколько увеличивается энергопотребление относительно спецификации оригинальной памяти PC-133 при 3,3 В. Хотя память DDR4 2133 МГц с напряжением 1,20 В кажется значительным достижением для JEDEC и промышленных гигантов, в действительности этот стандарт потребляет в четыре раза больше энергии, чем давным-давно потребляла память SDR 133 МГц с напряжением 3,3 В. В сущности, именно качество уменьшения размеров будущих усовершенствованных узлов обработки до 28 нм и меньше будет определять уровень эффективности для будущих модулей памяти.

Помимо преимуществ высокой производительности, которых можно ждать от перехода к памяти DDR4 через несколько лет, новый стандарт использует объемную этажерочную архитектуру микросхем (3D stacking), которая обеспечит самое значительное увеличение емкости, чем когда-либо. Технология межслойных соединений TSV (through-silicon via), представленная Intel в 2006 году, позволяет производителям памяти стекировать интегральные схемы в вертикальные соединения, чтобы они занимали меньше места. В результате, применение технологии на рынке может привести к тому, что для серверных установок на предприятиях будут доступны отдельные модули памяти емкостью 64 ГБ.

В целом, еще существует несколько проблем, на которые производителям DRAM необходимо обратить внимание при переходе к более тонким техпроцессам. С внедрением TSV токи утечки представляют для стабильности DRAM большую угрозу, чем в нынешней ситуации. Также в зависимости от плотности корпусировки вырабатывается больше тепла, и чтобы компенсировать его, потребуется разработка нового дизайна теплорассеивателей. Аналитики уже прогнозируют, что 3D соединение интегральных схем может привести к снижению возможностей разгона и снижению порога напряжения. Все эти вопросы предстоит решить в течение ближайших лет, и по мере того, как производители полупроводников будут совершенствовать уплотнение интегральных схем, на первый план будут выходить проблемы стабильности.