Hybrid-CPU: Alder Lake mit DDR5-Speicher getestet

Intels Alder Lake wird die erste CPU mit DDR5-Unterstützung. Ein Muster des Hybrid-Chips erreicht deutlich mehr Bandbreite als mit DDR4.

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Ein Speichermodul mit DDR5-wie es Alder Lake unterstützt.
Ein Speichermodul mit DDR5-wie es Alder Lake unterstützt. (Bild: Longsys)

Der chinesische Anbieter Longsys hat seine ersten DDR5-Speichermodule fertiggestellt und damit gleich Intels kommende Alder Lake getestet. Diese Prozessoren sollen noch 2021 erscheinen, es sind die ersten Desktop-CPUs mit einem sogenannten Hybrid-Design samt 10-nm-Technik und DDR5-/DDR4-Unterstützung.

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Longsys verwendete Intels Dev-Kit, darauf lief ein Alder Lake S als Engineering Sample im B2-Stepping. Das hat acht Kerne bei 800 MHz - zumindest wird das von Tools wie Aida64 so ausgelesen. Weil Intel bei Alder Lake einen hybriden Ansatz wählt, dürfte die Erkennung fehlerhaft sein.

Geplant ist ein Topmodell mit acht schnellen (Golden Cove) und acht sparsamen (Gracemont) Kernen, vermutlich weist auch das ES eine solche Konfiguration aus. Longsys hat den Prozessor einmal mit DDR4-3200-CL20 vermessen, als Vergleich dazu wurde DDR5-6400-CL40 (genauer 40-40-40-77) verwendet.

Ein Drittel mehr Bandbreite auf Kosten der Latenz

Die Ergebnisse im Cache- und Speichertest von Aida64 zeigen, dass die Datentransferrate deutlich steigt: lesend um 28 Prozent, schreibend um 27 Prozent und Copy um 10 Prozent. Auffällig ist dabei die von 57 ns auf 112 ns verdoppelte RAM-Latenz, was bei CL20 statt CL40 jedoch wenig überrascht.

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Mittelfristig soll der DDR5-Standard bis zu DDR5-6400 erreichen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass bereits DDR5-3200 mehr effektive Bandbreite aufweist als DDR4-3200. Der neue Arbeitsspeicher unterstützt hierzu zwei voneinander unabhängige 32-Bit-Kanäle, ein Daten-Prefetching mit 16n statt 8n gleichzeitigen Zugriffen und doppelt so viele Speicherbankgruppen (8Gx4B statt 4Gx4B), zudem Same Bank Refresh für eine geringere Latenz. Die Burst Length verdoppelt sich von 8 auf 16.

Ebenfalls wichtig sind gesunkene Betriebsspannungen von 1,1 Volt statt 1,2 Volt (VDD/VDDQ) respektive 1,8 Volt statt 2,5 Volt (VPP). Künftig wollen Micron und SK Hynix ihre DRAM-Verfahren auf einen 1A-nm-Node umzustellen, Samsung hat dies bereits getan. Statt mit Immersionslithographie (DUV) werden die Speicherchips mit extrem ultravioletter Belichtung (EUV) gefertigt, was sie kompakter und sparsamer macht.

Bei aktuellen DRAM-Chips für DDR4-Speicher werden 16-GBit-Dies verwendet, für DDR5 hingegen sind Dies mit 64 GBit geplant. Die DIMM-Kapazität steigt daher von 32 GByte auf bis zu 128 GByte (Desktop) und von 256 GByte auf bis zu 1 TByte (Server).

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DDR4DDR5
DatenübertragungsrateDDR4-3200 (Jedec)DDR5-6400 (Jedec) bis DDR5-8400
Bandbreite (theoretisch)25,6 GByte/s pro Kanal38,4 GByte/s bis 67,2 GByte/s pro Kanal
Datenleitungen64+8 Bit mit ECC32+8 Bit mit ECC in doppelter Ausführung
SDRAM-Die-Kapazitätbis zu 16 GBit (DUV)bis zu 64 GBit (EUV)
DIMM-Kapazität (Desktop)bis zu 32 GBytebis zu 128 GByte
DIMM-Kapazität (Server)bis zu 256 GBytebis zu 1 TByte
Prefetching 8n16n
Speicherbänke4 Gruppen mit 4 Bänken8 Gruppen mit 4 Bänken
Auffrischung All Bank Refresh (REFab)Same Bank Refresh (REFsb)
Burst Length816
Spannung (VDD/VPP)1,2 Volt/2,5 Volt1,1 Volt/1,8 Volt
DDR5 und DDR4 im Vergleich


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