Память следующего поколения, DDR4 SDRAM, достигнет частоты 4.2ГГц

   На прошлой неделе японский сайт PC Watch опубликовал интересную статью, в которой была приведена эволюция технологии DRAM памяти от DDR3 на DDR4 в течение ближайших нескольких лет. После недавней выставки MemCon 2010, прошедшей в прошлом месяце в Токио, PC Watch скомбинировал планы выпуска разных производителей DRAM и обобщил их в таблицы для прогнозирования того, чего стоит ожидать от DDR4. На основании первой диаграммы можно сказать, что производители действительно ожидают появления DDR4 на мировом рынке в 2015 году. Иными словами, ни одна из этих IC спецификаций не должна быть для системных интеграторов чем-то, о чём стоит беспокоиться в течение довольно продолжительного времени.

   Группа стандартизации JEDEC объявила о своем намерении завершить спецификации DDR4 в 2011 году и начать серийное производство модулей памяти на основе нового стандарта в 2012 году. Тем не менее, следующее поколение технологии памяти DDR4 SDRAM, как ожидается, представит радикальные изменения в топологии подсистемы памяти на настольных компьютерах, ноутбуках и в корпоративных серверах. Как сообщалось ещё в апреле, предстоящая платформа Intel Sandy Bridge-E, основанная на сокете LGA 2011, предположительно, будет поддерживать четырехканальную память DDR3, или один DIMM на канал в целях обеспечения максимальной пропускной способности памяти, доступной для остальной системы. Для этого потребуется контроллер памяти Point-to-Point, где параллелизм переходит от DIMM каналов к самому контроллеру памяти.

   Для того, чтобы использовать высокую производительность памяти, на рынке корпоративных серверов, вероятно, появятся серверные материнские платы, которые будут использовать высокопроизводительные цифровые коммутаторы для распределения потоков контроллера памяти на большее количество каналов. Концепция очень похожа на PCI-Express переключатели, которые используются на протяжении многих лет, и многие, вероятно, помнят чип nVidia NForce 200, который выполняет практически идентичные функции распределения большого числа полос для GPU с высокой пропускной способностью. Тем не менее, аналитики ожидают внедрения на рынке серверов некоторых форм контроля и коррекции ошибок из-за сложности топологии подсистемы.

   Что касается производительности, то можно ожидать масштабирования DDR4 памяти до частоты 4.266ГГц (и, возможно, больше) в 2015 году. Хотя JEDEC продолжает свою работу над завершением некоторых аспектов стандарта памяти нового поколения, как ожидается, DDR3 должна получить новый стандарт частоты, который предоставит частоту до 2133МГц при входном напряжении всего в 1.25В. К этому времени, DDR4 будет только что представлена на рынке (надо сказать, на рынке энтузиастов), и будет продолжать работать примерно на частоте 2133МГц при 1.20В. PC Watch отмечает, что существует некоторое несоответствие между тем, насколько напряжение уменьшается, и тем, насколько увеличивается потребление энергии по сравнению с оригинальной спецификацией PC-133 на 3.3В. Хотя память DDR4 с частотой 2133МГц и напряжением 1.20В кажется значительным достижением для JEDEC и промышленных гигантов, чипы, сделанные по этому стандарту, на самом деле потребляют в четыре раза больше энергии, чем требовалось для работы памяти SDR 133МГц 3.3В. В сущности, плотность упаковки памяти в будущих передовых технологических процессах производства по 28нм и более тонким нормам будет определять масштабы эффективности для будущих модулей памяти.

   В дополнение к приросту производительности и высокой пропускной способности от перехода на DDR4 можно ожидать в течение нескольких лет появления новых стандартных функций в технике штабелирования 3D чипов, что позволило бы значительно увеличить ёмкость по сравнению с моделями предыдущих поколений. Технология Through-hole Silicon Via (TSV), введённая Intel в конце 2006 года, обеспечивает низкую стоимость и высокую экономичность вертикальных электрических соединений, используемых для помещения большого количества процессорных ядер и микросхем памяти друг над другом в 3D пространстве. В двух словах, это позволяет производителям памяти размещать IC вертикально, поэтому они занимают меньше места. В результате использования этой технологии на рынке может наступить день, когда для серверов будут доступны модули памяти на 64Гб, что расширит ёмкость памяти далеко за нынешние пределы.

   В общем, есть ещё несколько проблем, которые разработчикам DRAM необходимо решить при масштабировании до более тонких техпроцессов. С введением TSV токи утечки представляет бóльшую угрозу для стабильности DRAM, чем в её текущем состоянии. Кроме того, новые чипы будут выделять больше тепла по отношению к плотности, и в будущем радиаторы должны быть пересмотрены для того, чтобы компенсировать это. Аналитики также предсказывают, что 3D IC укладка может привести к снижению возможностей разгона и более низкому порогу напряжения, что вряд ли понравится энтузиастам. Все эти вопросы ещё предстоит решить в течение ближайших нескольких лет, однако производители полупроводников продолжают добиваться прогресса на пути уплотнения IC и обеспечения стабильности работы.