DDR4 SDRAM

DDR4 SDRAM (Double Data Rate type Four Synchronous Dynamic Random-Access Memory) on neljanda põlvkonna topeltkiirusega sünkroonne dünaamiline muutmälu. Turule jõudis see mälu 2012. aastal. Tegu on DDR3 SDRAM-i järglasega, mis ei ole tagasiühilduv ühegi varasema muutmälu tüübiga, v.a mõni erand.

DDR4-2133

DDR4 on dünaamilise muutmälu liidese spetsifikatsioon. Peamisteks eelisteks DDR3 ees on kõrgem taktsagedus, parem andmeedastuskiirus (2,133–4,266 Gbit/s versus 0,800–2,133 Gbit/s^[1]) ning madalam toitepinge (1,2–1,05 V^[1] versus 1,5–1,2 V). DDR4-mälude puhul loobutakse kahe ning kolme kanaliga lähenemistest ehk iga kanal mälukontrolleris saab olema ühendatud ühe mooduliga^[2]. Serverite juures võidakse kasutada digitaalse kommutaatoriga ühendatud mälupankasid^[2].

Arendus ja turundus

Standardiorganisatsioon JEDEC hakkas DDR3-le järglast looma 2005. aastal^[3], paar aastat enne DDR3-mälude turulejõudmist^[4]. Algsete plaanide kohaselt pidi DDR4-mälude üldine ehitus 2008. aastaks määratud saama. Seda kinnitas ka 2007. aastal JEDEC-i Future DRAM tegevusgrupi juht Dong-Yang Lee^[5]. Ta ennustus oli, et DDR4 jõuab masstootmisse juba 2011/2012. aastal ning kasutab tootmisprotsessis alla 45 nm tehnoloogiat. Lõplikku DDR4 spetsifikaati oli oodata 2011. aasta teises pooles, vahetult enne DDR4 müügi algust^[6].

Esmast teavet DDR4 kohta avalikustati juba 2007. aastal^[7]. Täiendavaid tehnilisi üksikasju jagas külalisesineja Qimondast 2008. aasta augustis San Franciscos toimunud Inteli arendusfoorumil (IDF)^[7][8][9]. DDR4 pidi värskete andmete kohaselt kasutama 30 nm tehnoloogiat ja 1,2 V pinget. 2012. aastal pidid DDR4-mälude kiirused algama 2,133 Gbit/s juurest ning kiiresti jõudma tavakasutajate süsteemides 2,667 gigabitini sekundis. Entusiastidele lubati pakkuda 2013. aastal DDR4-3200 mälusid. Samal aastal pidanuks juba 2667 MHz moodulite toitepinge langema 1 V peale^[8][9].

2010. aasta MemConil Tokyos räägiti uuesti DDR4-mäludest. JEDECi direktori Bill Gervasi esitluse pealkirjaks oli "Aeg ümber mõelda DDR4 suhtes"^[10]. Üks slaididest kandis nime: "Uus teekaart: Realistlikum tegevuskava on 2015". Selle tulemusel hakkas internetis levima ekslik informatsioon, et DDR4 tulek on edasi lükatud 2015. aastani^[11]. Tegelikult aga sujub kõik endiselt vana ajakava järgi, esimeste testeksemplaride tootmisest teatas Samsung 2011. aasta jaanuaris^[12] ning suured tootjad lubasid DDR4 turule paisata juba 2012. aastal^[6].

DDR4 peaks ootuste kohaselt saavutama 5% turuosa 2013. aastal ja jõudma 50 protsendini 2015. aastal^[6]. Selline turuosa hõivamise periood on võrreldav ajaga, mis kulus DDR3-l turule tulemisest DDR2 seljatamiseni.

2009. aasta veebruaris teatas Samsung, et nad on arendanud ja valideerinud esimesed 40 nm DRAM-kiibid^[13]. See oli "oluline samm" DDR4 suunas, sest teised tootjad alles jõudsid sel ajal 50 nm tehnoloogia laialdasema kasutuseni^[14]. 2011. aasta jaanuaris teatas Samsung, et on testimiseks tootnud 2 GB DDR4 DRAM-mooduli kasutades tootmisprotsessi 30 nm ja 39 nm vahel^[15]. Selle mooduli maksimaalne andmeedastuskiirus oli 2133 Mbit/s 1,2 V toitepinge juures ning kulutas 40% vähem voolu võrreldes samaväärse DDR3-mooduliga^[15].

Kolm kuud hiljem, 2011. aasta aprillis, teatas Hynix 2400 MT/s kiirusega 2 GB DDR4-moodulite tootmisest. Ülejäänud tehnilistelt näitajatelt sarnanesid moodulid Samsungi omadega (1,2 V ja 30 nm-39 nm). Samuti lisasid nad, et seeriatootmist alustatakse arvatavasti 2012. aasta teises pooles. 2013.-2014. aasta paiku peaks tootmisprotsessid jõudma alla 30 nm taseme^[16].

Kirjeldus

DDR4 juures loobutakse kahe ja kolme kanaliga lähenemisest ehk iga mälukanal hallab olema ühendatud vaid ühe mooduliga

Uued kiibid peaksid ootuste kohaselt kasutama 1,2 V või väiksemat toitepinget^[1] ning tegema üle kahe miljardi andmeedastuse sekundis. Eelduste järgi turule jõudes on nende kiiruseks 2133 MT/s, tulevikus on aga oodata kiiremaid (kuni 4266 MT/s^[1]) mälusid ning prognoositakse, et 2013. aastal planeeriti langetada toitepinge 1,05 V peale^[17]. Tõenäoliselt esimeste turustatavate DDR4-mälude puhul kasutatakse 32 nm-36 nm tehnoloogiat^[1] ja 4 Gbit kive^[15].

DDR4 samuti näeb ette muutusi topoloogias. Loobutakse kahe ja kolme kanaliga lähenemisest (mida kasutasid DDR, DDR2 ja DDR3) otseühenduse kasuks, mis tähendab, et iga kanal mälukontrolleris saab olema ühendatud ühe mooduliga^[2]. See sarnaneb PCI üleminekuga PCI Expressiks, kus paralleelsus viidi liidese kontrollerisse, mis arvatavasti lihtsustab ajastusi kiiretes andmesiinides^[2]. Digitaalsete kommutaatoritega ühendatud mälupangad võidakse serverite juures kasutusele võtta^[2].

Minimaalne taktsageduseks sai juttude järgi 2133 MT/s seepärast, et DDR3-mälud suutsid juba selle kiiruseni jõuda ning muidu oleks turustamise eelisest ilma jäädud^[1]. Samsungi 2011. aasta jaanuaris loodud näidisel on Techgage'i hinnangul CAS latentsus 13 tsüklit^[12]. See on võrreldav üleminekuga DDR2 pealt DDR3-le^[12].