DDR4-Speicher kommt wohl später als bisher geplant

Mit jeder neuen Generation wächst die Zahl an Rechenkernen pro CPU, verbesserte Mikroarchitekturen lassen die einzelnen Kerne Daten noch schneller verarbeiten. Auch wenn immer größere Cache-Speicher als Puffer zwischen Rechenwerken und RAM sitzen, so wachsen dennoch die Anforderungen an die Datentransferleistung des Hauptspeichers von Notebooks, Desktop-PCs und Servern ständig. Nur die billigsten Prozessoren begnügen sich noch mit einem 64-Bit-Speicherkanal, Zweikanaltechnik ist weit verbreitet und im High-End-Segment sind drei oder gar vier Speicherkanäle pro CPU üblich.

Obwohl sich die Geschwindigkeit der eigentlichen DRAM-Speicherzellen nur sehr langsam steigern lässt – unter anderem deshalb, weil ja auch die Speicherkapazität pro Chip kontinuierlich wächst –, machen die DRAM-Hersteller den Speicherbus zwischen den SDRAM-Chips und dem Speicher-Controller immer schneller. Jede neue Double-Data-Rate-(DDR-)Generation erlaubt prinzipiell höhere Taktfrequenzen, weil intern im Chip mehr Speicherfelder parallel genutzt werden können; nach dem gleichzeitigen Zugriff auf beispielsweise vier Speicherfelder (bei DDR2) gehen dann die einzelnen Datenpakete der Reihe nach in vier Paketen über den Bus, jeweils synchron zu den steigenden und fallenden Flanken des Taktsignals.

Bei DDR3 arbeiten pro Chip jeweils acht Speicherfelder parallel (8-fach Prefetching), ursprünglich sollte das mit 400 MHz (DDR3-800) gestartete DDR3-SDRAM bis auf 800 MHz kommen (DDR3-1600). Nun hat das Industriegremium JEDEC aber bereits Spezifikationen bis hinauf zu 1066 MHz verabschiedet (DDR3-2133), außerdem auch DDR3L mit 1,35 Volt Spannung für sparsamere (Server-)DIMMs. Über DDR3U mit 1,25 Volt diskutiert die Branche bereits.

Nach Ansicht von Bill Gervasi von Discobolus Designs wird die um höhere Frequenzen und niedrigere Spannungen erweiterte DDR3-SDRAM-Roadmap die Einführung des Nachfolgers DDR4 deutlich verzögern. Die Entwicklung neuer DDR3-Versionen binde Kapazitäten und bringe einige der potenziellen Vorteile eines neuen Speicherstandards, also höhere Taktfrequenzen und niedrigere Betriebsspannung. Nach seiner Einschätzung müsse DDR4 statt mit 800 MHz (DDR4-1600) nun gleich mit 1066 MHz (DDR4-2133) loslegen und sehr schnell auch eine DDR4L-Version mit 1,0 statt 1,2 Volt Betriebsspannung erscheinen.

Zwar wolle die JEDEC erste DDR4-Spezifikationen im Laufe des Jahres 2011 verabschieden, sodass DDR4-Bauelemente im Jahr 2012 erhältlich sein könnten. Bill Gervasi rechnet nun aber damit, dass sich DDR4 eher erst im Jahr 2015 auf breiter Front gegen DDR3 durchsetzen wird. Außerdem empfiehlt er der Branche, sich zu Gunsten höherer Frequenzen vom Speicherbus zu verabschieden und stärker auf Single-Load-Techniken wie Load-Reduction-(LR-)DIMMs zu setzen. Er erwartet auch eine recht langsame Marktdurchdringung der bereits in kleinen Stückzahlen gefertigten 4-Gigabit-Chips.

Gervasi präsentierte seine Meinung zu DDR4 auf der Konferenz Memcon 2010, welche die Cadence-Tochterfirma Denali veranstaltet hat. Dort sprachen auch andere Experten über DDR4 und andere RAM- und NAND-Flash-Trends. Ein Vertreter von Samsung sieht die DRAM-Branche auf einem guten Weg, in diesem Jahr werde – trotz hoher Speicherpreise – die durchschnittliche Hauptspeicherkapazität bei PCs auf 3,2 GByte pro System anwachsen und bei Servern sogar auf 20,1 GByte. Diese Zahl hatte IDC bereits Ende 2009 für kleine Volumenserver im Jahr 2010 prognostiziert, sie soll bis 2013 auf 54 GByte wachsen. In Mittelklasse-Servern steckten laut IDC bereits 2009 durchschnittlich 109 GByte RAM (2013: 275 GByte), bei High-End-Geräten sollen es 179 GByte gewesen sein (2013: 460 GByte). Diese gewaltigen RAM-Massen sorgen schon alleine durch ihren Energiebedarf für Probleme, weshalb sich Samsung auf sehr gute Verkaufszahlen seiner DDR3L-Chips freut. (ciw)