Rambus: Speichermodule für 9,6 GByte/s in 2005

Auf der Platform Conference zeigt die Speicher-Entwicklerfirma Rambus ein Pentium-4-System mit übertaktetem Speicher, der Datentransferraten von bis zu 4,8 GByte/s ermöglicht. Rambus illustriert damit das Potenzial seiner proprietären Speicherarchitektur DirectRambus DRAM (RDRAM).

1999 führte Intel die ersten Pentium-III-Chipsätze i820 und i840 für Rambus Inline Memory Modules (RIMMs) ein. Weil die Rambus-Kanäle nur 16 Datenleitungen verwenden, lassen sich relativ leicht mehrere dieser Channels auf einem Mainboard unterbringen. Anders als bei üblichen SDR- und DDR-SDRAMs, die erst durch Parallelschaltung auf einem DIMM die Datenpfadbreite von 64 Bit erreichen, ist jeder einzelne RDRAM-Chip mit 16 Nutzdatenleitungen, also mit voller Breite, an den Channel angebunden.

Die Datenübertragung auf einem Rambus-Channel läuft mit wesentlich höheren Taktraten als bei DDR- und SDR-SDRAM für PC-Anwendungen. Der Rambus-Speichertyp PC800, der bei den Chipsätzen i850 für den Pentium 4 und i860 für den Xeon meist zum Einsatz kommt, läuft mit 400 MHz Channel-Takt, wobei ein Double-Data-Rate-Übertragungsverfahren zum Einsatz kommt. Daher spricht Rambus von 800 MHz Speichertakt, ähnlich wie AMD bei den Athlons von FSB200 (100 MHz DDR) beziehungsweise FSB266 (133 MHz DDR) oder Intel beim Pentium 4 und Xeon von FSB400 (100 MHz Quad-Pumped). Die RDRAM-Versionen PC600 (300 MHz Channel-Takt) und PC700 (356 MHz) spielen heute kaum noch eine Rolle.

Bei 400 MHz erreicht der Rambus-Channel eine maximale theoretische Datentransferrate von 2 (DDR) × 2 Byte × 400 Millionen Transfers pro Sekunde, also 1,6 GByte/s. PC133-Speicher ist nach dieser Rechnung für 1,066 GByte/s gut, PC2100-Module bringen es auf 2,1 GByte/s. Die Chipsätze i850 und i860 haben je zwei Rambus-Kanäle, erreichen also 3,2 GByte/s.

Im laufenden Jahr will Samsung RDRAM-Speicherchips auf 533 MHz Taktfrequenz beschleunigen, was laut Rambus-Diktion 1066-MHz-RDRAM mit 2,1 GByte/s Transferrate ergibt. Ein ebenfalls bereits angekündigter Pentium-4-Chipsatz (Tehama-E) soll zwei 533-MHz-Speicherkanäle unterstützen, die maximale Datentransferrate erreicht dann 4,2 GByte/s -- das Front-Side-Bus-Interface künftiger Pentium-4- und Xeon-CPUs beschleunigt Intel dann ebenfalls auf 133 MHz "Quad-Pumped", also FSB533.

Die schon im letzten Jahr vorgestellten schnelleren RDRAMs sollen laut Rambus kaum Veränderungen bei den teuren Produktions- und Testgeräten erfordern. Allerdings werden die 533-MHz-RDRAMs statt 16 interner Doppel-Speicherbänke (2x16-Architektur, je zwei Bänke teilen sich eine Schreib-/Leseeinheit) nur noch vier haben, was die Fertigung vereinfacht und so die Kosten senkt. Folgt man einem "Application Brief" der Firma Rambus, so muss diese 4i-Architektur aber keinen negativen Einfluss auf die Datentransferleistung haben, zumindest wenn eine größere Anzahl von RDRAM-Chips im System arbeitet. Dies ist ein heikler Punkt: Die RDRAM-Technik wird nämlich von Insidern außer wegen des Geschäftsgebahrens der Firma Rambus vor allem deshalb kritisiert, weil die Art der Verschaltung der RDRAMs im Channel und die hohen Taktfrequenzen je nach Speicherausbau zu relativ großen Latenzzeiten beim Zugriff auf kleine Speicherblöcke führt.

Auch die erst für das Jahr 2005 vorgesehenen "1200-MHz-RDRAMs" mit 600 MHz Channel-Takt sollen die 4i-Architektur enthalten. Ein Zweikanal-System erreicht bei dieser Frequenz 4,8 GByte/s, was Rambus auf der Platform Conference mit dem übertakteten System demonstrierte. Nach Firmenangaben kamen dabei normale PC800-Bauteile aus der regulären Produktion zum Einsatz.

Weitere Steigerungen der Datentransferrate ermöglichen RIMMs mit größerer Datenpfadbreite, also mit 32 oder 64 Signalleitungen. Die Rambus-Roadmap beschreibt 32-Bit-Module mit 232 Pins, die dieselbe mechanische Breite wie die heutigen 184-poligen RIMMs aufweisen. Solche Module lassen sich elektrisch einfach dadurch realisieren, dass man zwei Rambus-Channels darauf führt. Analog funktioniert das bei den 64-Bit-Modulen mit vier Channels, deren 326 Pins ebenfalls noch in dasselbe Maß heutiger 184-Pin-Fassungen passen sollen.

Samsung hat bereits im Mai letzten Jahres "Customized Rambus DRAMs" mit mehreren Channels auf einem Modul vorgestellt. Rambus betont, dass sich alle Verfahren auf Mainboards aus vierlagigem Platinenmaterial umsetzen lassen sollen -- die ersten Rambus-Mainboards waren unter anderem deshalb teurer als vergleichbare SDR-DRAM-Platinen, weil sechs Lagen nötig waren.

Die sehr präzise Impedanzanpassung bleibt wegen der hohen Betriebsfrequenz allerdings kritisch, doch das gilt künftig auch für die schärfste Rambus-Konkurrenz Double-Data-Rate-SDRAM. Das so langsam verfügbare PC2700-SDRAM läuft mit 166 MHz Taktfrequenz und soll bis zu 2,7 GByte/s übertragen, der kommende PC3200-Standard erreicht bei 200 MHz 3,2 GByte/s. Wenn die DRAM-Speicherfelder aber nicht wesentlich schneller werden, drohen auch hier die Bandbreitenvorteile teilweise durch verlängerte Latenzzeiten wieder aufgefressen zu werden -- zurzeit spricht man von 3,0-4-4-Timing für DDR400-Chips.

Außer Speichertechniken lizenziert Rambus auch das Verfahren mit dem schönen Namen "RaSer SerDes" für schnelle serielle Datenübertragung. Eine Vierfach-RaSer-Zelle soll im Duplex-Modus bis zu 25 Gigabit pro Sekunde übertragen. (ciw)