De computerstandaard voor geheugenchips heeft de volgende generatie in zicht. DDR5 belooft meer dan simpelweg snelheidsverhoging. Een aanvullende standaard brengt databehoud.

Het klinkt als een ‘paper launch’: DDR5-geheugenchips komen eraan, in 2018 of ergens in 2020. De koppen in nieuwsmedia zijn gebaseerd op de vooraankondiging van de internationale standaardenorganisatie Jedec (Joint Electron Devices Engineering Council), die ook over de ontwikkeling van DDR-geheugenchips gaat. De JEDEC meldde eind vorige maand dat de ontwikkeling van DDR5 vlot verloopt.

Wachten op chips en CPU’s

Naar verwachting wordt de specificatie voor de vijfde generatie Double Data Rate SDRAM (synchronous dynamic random access memory) in 2018 afgerond. Dan is DDR5 echter nog geen realiteit. Zo is het huidige, brede marktgebruik van DDR4 pas rond 2015 op gang gekomen, terwijl de standaard in 2012 is gefinaliseerd, relativeert technieuwssite Ars Technica.

De daadwerkelijke komst van DDR5-geheugenchips ligt naar verwachting ergens in 2020. Dit wachten komt enerzijds doordat fabrikanten van RAM-chips hun productielijnen moeten aanpassen. Maar anderzijds is het wachten op processormakers als Intel en AMD.
De integratie van geheugencontrollers ín processors, wat enkele jaren terug standaard is geworden, betekent dat ondersteuning voor snellere of nieuwe geheugensoorten moet worden ingebouwd in processors. Het ontwerp- en vervolgens productieproces van centrale processors neemt zelf een jaar of twee in beslag, of nog meer.

Verdubbeling

Feit is dat RAM-standaarden een lange aanloop kennen, maar dan veel verbetering brengen. Zoals in het geval van DDR5 een snelheidsverdubbeling vergeleken met DDR4. De JEDEC spreekt in een vooraankondiging van verbeterd vermogen met ook betere energie-efficiëntie. Laatstgenoemde eigenschap, zuinigheid wat het stroomverbruik betreft, is vooralsnog niet gespecificeerd. Het is dus nog onbekend hoeveel vermogen DDR5 bespaart, en onder welke omstandigheden.

Al wel gespecificeerd is de prestatiesprong. “Zoals gepland zal DDR5 een verdubbeling van de bandbreedte en dichtheid bieden ten opzichte van DDR4”, aldus de JEDEC. Daarnaast belooft DDR5 ook een verbeterde efficiëntie voor het gebruik van geheugenkanalen waarlangs processors data in en uit het geheugen halen.

Databehoud en hybrides

In potentie belangrijker dan rauw vermogen is een tweede standaard die JEDEC simultaan met DDR5 ontwikkelt. In de aankondiging van de DDR4-opvolger heeft de standaardenorganisatie nog een tweede, relatief onderbelichte geheugenzaak gemeld. Dit is de voortgang van de ontwikkeling van NVDIMM-P. Dit is een hybride geheugentechnologie die de inhoud van geheugenchips ook zonder stroomgebruik kan behouden. Dit heet non-volatile geheugen, ook wel persistent geheugen genoemd.

Naast snelheid is dat momenteel het grote verschil tussen standaardcomputerchips die als geheugen dienst doen en flash-chips die als snelle opslag functioneren in bijvoorbeeld ssd’s (solid state drives). De JEDEC voorziet nieuwe soorten geheugensystemen die dan op basis van kosten, energieverbruik en vermogen zijn geoptimaliseerd voor specifieke toepassingen.

In-memory databases

De nu aangekondigde P-variant van NVDIMM (Non-Volatile Dual In-line Memory Module) kan een brug slaan tussen DDR-geheugen en flash-opslag door die twee te combineren op één geheugenmodule. Daarbij is dan op het niveau van de geheugenmodule memory-mapping toe te passen wat het draaien van in-memory databases vergemakkelijkt. De geheugencombinatie van DDR en flash wordt dan gezien als één geheel. NVDIMM-P belooft geheugencapaciteiten van honderden gigabytes tot wel enkele terabytes.

De JEDEC lijkt met deze aankondiging, zo stelt de Britse ICT-nieuwssite The Register, te reageren op Intels eigen ontwikkeling van non-volatile geheugenchips voor gebruik in reguliere computers. Dit zogeheten Optane is gebaseerd op Intels driedimensionaal gestapelde chiptechnologie XPoint. De processorreus heeft recent zijn eerste Optane-producten onthuld, voor servers en voor consumenten-pc’s. De specificatie voor NVDIMM-P moet ook komend jaar worden gefinaliseerd.

Preview in juni

Allebei de in ontwikkeling zijnde geheugenstandaarden beleven in juni van dit jaar een preview op het Server Forum van de JEDEC, dat plaatsvindt in Californië. Sprekers van fabrikanten als Intel, Samsung, Lenovo, IBM en Qualcomm zullen daar ook de mogelijkheden van ‘next generation memory’ uiteenzetten voor onder meer servers, om aanhoudende datagroei en analysebehoeftes bij te kunnen benen.