ITRI: Intel erforscht neues DRAM mit taiwanischem Institut

Schneller und sparsamer soll die Weiterentwicklung des DRAM werden, die Intel und das taiwanische Institut ITRI erforschen. Die ungewöhnliche Initiative soll Probleme lösen, welche die PC-Branche jahrelang ignoriert hat.

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Hybrid Memory Cube (HMC) von Intel und Micron
Hybrid Memory Cube (HMC) von Intel und Micron (Bild: Intel)

Der weltgrößte Chiphersteller Intel hat mit dem Industrial Technology Research Institute (ITRI) in Taiwan eine Kooperation vereinbart. Im Rahmen der Zusammenarbeit soll ohne bisherige Tabus all das modernisiert werden, was DRAMs als Altlasten seit Jahrzehnten mit sich herumschleppen.

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In einer kurzen Analyse umreißt Intel die Probleme, die DRAM derzeit macht: Seine Geschwindigkeit entwickelt sich nicht so schnell weiter wie bei den CPUs, und es benötigt zu viel Energie. Laut der Darstellung hat in den vergangenen Jahren die Rechenleistung der CPUs um rund 50 Prozent pro Jahr zugenommen, das Tempo von DRAMs aber nur um 7 Prozent. Offenbar schließt Intel dabei die theoretische Rechenleistung eines Prozessors durch immer mehr Kerne auf einem Die in die Gesamtbetrachtung mit ein und hält dem die moderate Steigerung der Taktfrequenzen von DRAMs gegenüber.

Stichhaltiger sind die Betrachtungen zur Leistungsaufnahme, denn: Die Entwicklung von DRAMs, die bereits 1966 erfunden wurden, zielt nur auf immer mehr Speicherzellen auf kleinerem Raum. Durch die Adressierung in Spalten und Zeilen müssen aber immer mehr Bereiche eines Chips aufgeweckt werden, auch wenn der Prozessor nur einen kleinen Speicherbereich auslesen oder beschreiben will. Intel nennt diesen Effekt "over-fetching".

Das wird noch schlimmer, wenn mehrere Dies aufeinandergestapelt werden. Einen solchen Hybrid Memory Cube genannten Prototyp hatten Intel und Micron bereits vorgeführt. Da die einzelnen Dies über gemeinsame Datenleitungen angesteuert werden, weckt ein Zugriff gleich alle Dies auf. Viele der Konzepte, um DRAMs größer und schneller zu machen, wirken sich also negativ auf die Leistungsaufnahme des gesamten PCs aus.

Chipstapel mit neuer Ansteuerung

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Welche Lösungen Intel zusammen mit dem ITRI für diese Probleme vorsieht, erklärt der Chiphersteller noch nicht genau. Das Unternehmen erwähnt aber konkret, dass unter anderem die "physische Distanz zwischen Datenübertragungen" verkürzt werden soll - und zwar durch das Stapeln von Dies. Das würde aber wohl angesichts der beschrieben Probleme von Die-Stacks neue Busse bedingen.

Eines der ältesten Probleme des DRAMs, nämlich den Refresh durch Spannungsimpulse, will Intel auch lösen. Die Refreshs benötigen Strom, und zwar umso mehr, je mehr Speicher im Rechner steckt. Jedes DRAM ist damit ein ständiger Verbraucher, auch wenn gar keine Datentransfers stattfinden. Zunächst sollen nach Intels Vorstellung die Zeiten zwischen den Refreshs verlängert werden. Das hatte Elpida bereits 2005 als "Super Self Refresh" vorgeschlagen, die Lösung konnte sich jedoch nicht für PCs durchsetzen.

Da Intel nun mit dem ITRI zusammenarbeitet, könnten aber auch einige Dogmen des PC-Designs wie die langen und parallelen Speicherbusse ihre Gültigkeit verlieren. Der Prozessorhersteller muss sich mit seinen Erfindungen nämlich zunehmend daran orientieren, was die taiwanischen PC-Hersteller auch wirtschaftlich produzieren können. Diesen neuen Weg der Zusammenarbeit mit möglichst vielen Herstellern der Endgeräte verfolgt Intel bereits bei der Entwicklung der Komponenten für Ultrabooks. Spannend bleibt, inwiefern sich das Normierungsgremium Jedec - bisher zuständig für DRAM-Standards - an der Kooperation beteiligt. Intel und alle namhaften DRAM-Hersteller sind jedoch Mitglied der Jedec.

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