PC-Hardware: Das kann DDR5-Arbeitsspeicher

Vierfache Kapazität, doppelte Geschwindigkeit: Ein Überblick zum DDR5-Speicher für Server und Desktop-PCs.

Ein Bericht von Marc Sauter veröffentlicht am 30. Juni 2020, 12:02 Uhr

DDR5-Modul von SK Hynix (Bild: Benchlife)

Seit 2014 die ersten Systeme mit DDR4-Arbeitsspeicher eingeführt wurden, hat sich der RAM zum Standard für PCs und Server entwickelt. Sechs Jahre später soll die Ablöse erfolgen: 2021 starten erste Server-Plattformen mit DDR5-Speicher. Die Geschwindigkeit soll sich mittelfristig verdoppeln und die Kapazität gar vervierfachen, denn Prozessoren haben sich vor allem in den vergangenen zwei Jahren rasant weiterentwickelt.

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DDR5-SDRAM, also Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory der fünften Generation, weist allerhand Neuerungen auf um diesem Fortschritt entsprechend Rechnung zu tragen. Noch hat das Speichergremium Jedec keine finale Spezifikation vorgelegt, DRAM-Fertiger wie Samsung und Micron sowie SK Hynix produzieren aber bereits DDR5-Muster. Im Smartphone-Markt gibt es zudem erste Chips und Geräte mit LPDDR5-Speicher, also der Low-Power-Version, die regulärem DDR5 jedoch nur wenig ähnelt.

Wichtig wird DDR5-Speicher primär für Server-Prozessoren, da diese eine hohe Bandbreite benötigen, um schnell Daten aus dem RAM zu den CPU-Kernen und deren Caches zu transportieren. Waren 2014 noch Chips mit 16 oder 18 Cores die Topmodelle, hat sich der Markt in sechs Jahren stark verändert: Intel bietet bis zu 56 Kerne an (Cascade Lake AP), von AMD gibt es bis zu 64 Cores (Epyc 7002) und einige ARM-Designs weisen gar 80 Kerne auf (Ampere Altra) und solche mit 128 Cores sind in Arbeit (Ampere Altra Max).

Selbst mit acht 64-Bit-Kanälen und DDR4-3200 reicht das gerade einmal für gut 2 GByte/s an Datenrate pro Kern, was bei Bandbreiten-limitierten Workloads die Leistung deutlich einschränkt. Hinzu kommt, dass aktuelle DDR4-Speichermodule typischerweise nur eine Kapazität von bis 128 GByte aufweisen und diese auch noch sehr teuer sind - solche mit 256 GByte sind nahezu unbezahlbar und kaum zu bekommen.

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Mit DDR5 soll die effektive Bandbreite für CPUs deutlich steigen. (Bild: Micron)

Hersteller wie Intel haben daher persistenten Speicher entwickelt: Der Optane DC Memory ist zwar langsamer als DRAM, jedoch nichtflüchtig und mit bis zu 512 GByte pro Modul verfügbar. Der PC-Markt steht hier ohnehin zurück, dort stellen derzeit 32 GByte DDR4-Speicher pro Riegel das Maximum für heimische Desktop-Rechner oder Notebooks dar.

Optisch ändert sich mit dem neuen Hauptspeicher wenig: Ein DIMM (Dual Inline Memory Module) mit DDR5 weist die gleichen Maße auf wie eines mit DDR4, auch die 288 Pins an der Unterkante sind identisch. Einzig die Kontaktkerbe ist ein wenig verschoben, so dass DDR5-Module nicht versehentlich in DDR4-Steckplätzen montiert werden können. Neben klassischen Riegeln sind SO-DIMMs (Small Outline) für Notebooks geplant, zumindest für leistungsstarke CPUs. Die in Ultrabooks eingesetzten Modelle werden heutzutage mit verlötetem LPDDR4X-Speicher kombiniert, künftig dürfte hier der Wechsel zu LPDDR5 getätigt werden.

Da mit DDR5 die Datentransfer-Rate, die effektive Bandbreite und die Kapazität signifikant steigen sollen, waren einige technische Änderungen notwendig.