Компания Samsung сообщила, что разработала первые в индустрии модули оперативной памяти стандарта DDR5 объёмом 512 Гбайт, использующие технологию HKMG (High-K Metal Gate), которая предусматривает использование диэлектриков с высоким значением диэлектрической константы и металлизированных затворов. Новый вид памяти рассчитан на серверные системы, которые будут поддерживать ОЗУ стандарта DDR5. Такая поддержка ожидается, например, у новых процессоров AMD EPYC (Genoa, Zen 4) и Intel Xeon (Sapphire Rapids).

Каждый регистровый (RDIMM) модуль оперативной памяти Samsung DDR5 объёмом 512 Гбайт оснащён тридцатью двумя 16-гигабитными восьмислойными чипами памяти (8-Hi) объёмом 16 Гбайт каждый. Производитель пока не сообщает максимальную скорость передачи данных, которую поддерживают её новые модули памяти. Однако это объясняется просто — компания пока не в праве делиться особенностями и спецификациями серверных платформ нового поколения.

Интересной особенностью 512-Гбайт модулей памяти DDR5 компании Samsung является то, что в ней используются новейшие 16-Гбит модули DDR5, где вместо привычных диэлектриков применяются диэлектрики из материала с высоким значением диэлектрической постоянной, которые как правило встречаются при производстве логических чипов для снижения утечек тока. Это не первый раз, когда Samsung использует технологию HKMG для памяти — ещё в 2018 году она начала применять её при производстве высокоскоростных модулей GDDR6.

По словам производителя, более низкий уровень энергопотребления самих модулей памяти DDR5, диэлектрический слой HKMG и другие усовершенствования позволяют снизить общий уровень энергопотребления DDR5 на 13 % по сравнению с предыдущим стандартом памяти. Использование новых модулей памяти компании Samsung объёмом 512 Гбайт в составе серверных систем с поддержкой восьмиканального режима работы ОЗУ позволит увеличить общий объём оперативной памяти до 8 Тбайт вместо текущих 4 Тбайт.

В Samsung отмечают, что компания уже приступила к тестированию различных модулей памяти стандарта DDR5 с серверными платформами своих партнёров. Производитель надеется, что новый стандарт памяти пройдёт все необходимые испытания и получит все необходимые сертификаты к моменту, когда на рынке будут представлены первые серверные системы с поддержкой памяти DDR5.

Компания ASRock выпустила новую версию BIOS для своей материнской платы X299 Taichi CLX, которая обеспечит ей возможность работы не только с привычной для настольных систем оперативной памятью UDIMM, но также и с серверной памятью типа RDIMM.

Поддержка серверной памяти даст возможность устанавливать в системах на материнской плате X299 Taichi CLX и HEDT-процессорах Intel Skylake-X и Cascade Lake-X значительно больше оперативной памяти, нежели это было возможно раньше. Привычные настольные модули UDIMM на текущий момент обладают объёмом до 32 Гбайт, тогда как модули RDIMM могут нести до 128 Гбайт, а также производители уже работают над 256-Гбайт модулями.

То есть используя обычные модули UDIMM в систему на HEDT-процессорах Intel двух последних поколений можно установить до 256 Гбайт оперативной памяти, тогда как с модулями RDIMM можно достичь 1 Тбайт оперативной памяти. Это в свою очередь открывает возможности для создания массивных RAM-дисков, обладающих очень высокой скоростью работы.

В то же время не обойдётся без ограничений: использовать модули RDIMM можно будет только в режиме без коррекции ошибок (non-ECC mode). Но куда более весомым ограничением для многих пользователей станет высокая цена на комплекты RDIMM большого объёма.

Samsung Electronics ранее в этом месяце продемонстрировала свой первый модуль памяти ёмкостью 256 Гбайт для серверов следующего поколения. Новый регистровый модуль памяти (Registered DIMM, RDIMM) базируется на 16-гигабитных микросхемах DDR4, представленных в начале этого года. Представленный RDIMM предложит более высокую производительность и низкое энергопотребление по сравнению с двумя 128- Гбайт модулями LRDIMM, которые применяются сегодня.

Регистровый модуль памяти DDR4 объёмом 256 Гбайт с поддержкой контроля чётности (error-correcting code, ECC) несёт 36 многослойных микросхем памяти ёмкостью 8 Гбайт (64 Гбит), а также микросхему-регистр IDT 4RCD0229K, которая буферизирует Add/Cmd сигналы для увеличения количества поддерживаемых каналом памяти рангов. Каждая из 36 микросхем базируется на четырёх 16-Гбит кристаллах, соединённых вертикальными сквозными соединениями типа TSV (through silicon via, TSV). С точки зрения архитектуры модуль Samsung объёмом 256 Гбайт является восьмиранговым, поскольку использует два физических и четыре логических ранга (с некоторой натяжкой можно сказать, что он представляет собой два четырёхранговых модуля). 

256-Гбайт модуль памяти Samsung. Фото сайта AnandTech

Интересно отметить, что Samsung предлагает восьмиранговый модуль в конструктивном исполнении RDIMM, а не LRDIMM. Последний тип модулей использует микросхему Isolation Memory Buffer (iMB) для буферизации как сигналов Cmd/Add, так и сигналов передачи данных (data), по сути, изолируя микросхемы памяти от контроллера, который «видит» исключительно iMB и переключается в режим последовательной/пакетной передачи данных для указанных сигналов. Таким образом LRDIMM обеспечивает возможность установки нескольких четырёх- или восьмиранговых модулей DRAM на один канал памяти. Разумеется, сама микросхема iMB потребляет энергию, а последовательный режим работы отрицательным образом сказывается на производительности.

Сервер на базе процессоров Cascade Lake. Фото сайта ServeTheHome

Следует помнить, что новейшие серверные платформы (AMD EPYC, Intel Xeon Scalable и другие) поддерживают до двух восьмиранговых модулей памяти на канал — при этом не поддерживая более двух модулей на канал в принципе — и не требуют использования LRDIMM для максимизации объёма памяти в сервере. Принимая во внимание, что 256-Гбайт модули едва ли будут использоваться в серверах предыдущих поколений, в Samsung приняли решение использовать более простую конструкцию RDIMM.

Серверы Dell

Что же можно сделать с модулями памяти ёмкостью 256 Гбайт? Выходящие вскоре процессоры Intel Xeon Scalable «Cascade Lake» поддерживают до 3,84 Тбайт памяти в 12 слотах DIMM, поэтому, установив 12 модулей объёмом 256-Гбайт каждый, сервер с двумя процессорными гнёздами может получить 3 Тбайт оперативной памяти. Существующие процессоры AMD EPYC официально поддерживают LRDIMM ёмкостью 128 Гбайт и до 2 Тбайт DRAM на одно гнездо, что логично, поскольку AMD пока не имела возможности проверить работоспособность 256-Гбайт модулей на своей платформе. Если в AMD ратифицируют поддержку указанных RDIMM для процессоров EPYC, то компания может обеспечить их работу в имеющихся машинах обновлением микрокода CPU, или же оставив их поддержку прерогативой выходящих в следующем году процессоров EPYC поколения Rome. В любом случае, модули объёмом 256 Гбайт дадут возможность установить до 8 Тбайт оперативной памяти в двухпроцессорный сервер на базе AMD EPYC.

Помимо более высокой производительности и низких задержек по сравнению с LRDIMM, один RDIMM ёмкостью 256 Гбайт будет потреблять значительно меньше энергии, чем пара 128-Гбайт модулей типа LRDIMM как вследствие того, что RDIMM не используют iMB, так и по причине использования 16-Гбит кристаллов, произведённых по технологии класса 10-нм (скорее всего, речь о 18 нм).

Серверы TYAN на базе процессоров AMD EPYC

Samsung не раскрывает точные спецификации своего модуля памяти объёмом 256 Гбайт, но не стоит ожидать, что его скорость передачи данных будет значительно выше, чем у применяемых сегодня модулей DDR4-2400 и DDR4-2667. Что касается времени доступности новых RDIMM на рынке, то всё будет зависеть от ратификации данного устройства разработчиками процессоров и производителями серверов, что займёт некоторое время. Кроме того, не стоит ожидать от Samsung публикации официального ценника на 256-Гбайт модули, поскольку они будут нацелены в первую очередь на производителей машин и операторов центров обработки данных. Впрочем, принимая во внимание, что Crucial продаёт свои модули объёмом 128 Гбайт по $3300 за одну штуку, можно легко предположить, что RDIMM вдвое большей ёмкости будет стоить значительно дороже.

Samsung Electronics на этой неделе показала модуль памяти объёмом 64 Гбайт на базе микросхем ёмкостью 16 Гбит. Продемонстрированный RDIMM предназначен для серверов общего назначения, но позже в этом году указанные чипы памяти будут использованы для модулей памяти объёмом 128 и 256 Гбайт для серверов непрерывного действия.

Монолитные интегральные схемы памяти DDR4 компании Samsung ёмкостью 16 Гбит рассчитаны на скорость передачи данных 2666 МТрансферов/с при напряжении питания 1,2 Вольта. Данные микросхемы производятся с использованием «передового» технологического процесса, но Samsung не раскрывает детали о каком именно техпроцессе идёт речь (логично предполагать, что Samsung использует одну из своих технологий класса «10 нанометров»). Единственное, что мы знаем о новых чипах (помимо ёмкости и скорости), это то, что монолитная архитектура и новый техпроцесс позволяют снизить энергопотребление 64-Гбайт модуля памяти на 20 % по сравнению с аналогичным модулем на базе 8-Гбит микросхем.

Модуль памяти ёмкостью 64 Гбайт на базе микросхем DDR4-2666 объёмом 16 Гбит

Микросхемы памяти ёмкостью 16 Гбит как таковые не являются прорывом. Производители памяти, в том числе Samsung, собирают многослойные DRAM-сборки с использованием TSV-соединений ёмкостью 16–32 Гбит. Типично такие чипы используются для модулей памяти объёмом 64 и 128 Гбайт. Применение многослойных сборок усложняет организацию подсистем памяти. Так, современный 64-Гбайт RDIMM представляет собой четырёхранговый модуль (с двумя физическими и двумя логическими рангами), тогда как модуль объёмом 128 Гбайт имеет восемь рангов (два физических, четыре логических). Сложность архитектуры, а также использование модулей типа LRDIMM (использующих дополнительные буферы) увеличивают задержки модулей памяти, а значит снижают производительность. Например, LRDIMM ёмкостью 64 и 128 Гбайт имеют задержки CL20/CL22 для режимов DDR4-2400/DDR4-2666 соответственно.

Модуль памяти ёмкостью 64 Гбайт на базе микросхем DDR4-2666 объёмом 16 Гбит

Монолитные микросхемы памяти большой ёмкости (16 Гбит в случае с Samsung) позволяют создавать модули и подсистемы оперативной памяти с меньшим количеством чипов, снижая энергопотребление и уменьшая количество рангов в случае с серверами. Так, демонстрируемый RDIMM ёмкостью 64 Гбайт имеет два ранга, против четырёх в случае с сегодняшними модулями аналогичного объёма. Чуть позже в этом году Samsung планирует представить 128-Гбайт RDIMM на базе 16-Гбит чипов c четырьмя рангами, а также 256-Гбайт LRDIMM с восемью рангами.

Современные серверы на базе процессоров AMD EPYC и Intel Xeon Scalable M оснащены 12 или 16 разъёмами памяти на процессорное гнездо. В случае если указанные CPU и платформы способны работать с 16-Гбит микросхемами и 256-Гбайт модулями памяти DDR4, актуальные серверы могут быть экипированы 3–4 Тбайт памяти на процессор. Подобные объёмы ОЗУ станут огромным преимуществом для различных приложений (например, баз данных), требующих больших объёмов оперативной памяти.

Набор модулей памяти Corsair Dominator Platinum

Если же говорить о клиентских платформах (при условии, что они поддерживают микросхемы ёмкостью 16 Гбит и DIMM на их базе), то новые чипы памяти от Samsung могут позволить разработчикам модулей создавать устройства объёмом 32 Гбайт. Последние позволят производителям ПК и энтузиастам устанавливать 256 Гбайт оперативной памяти в высокопроизводительные настольные ПК и рабочие станции на базе процессоров вроде Intel Core i7/i9.

В Samsung говорят, что микросхемы памяти DDR4 ёмкостью 16 Гбит доступны для клиентов уже сейчас, но, естественно, не раскрывают имена своих партнёров, кто планируют использовать данные чипы. Компания также не объявляет стоимость новых 64-Гбайт RDIMM, но поскольку эти продукты нацелены на серверы, они будут продаваться по соответствующим ценам. Что касается стоимости модулей объёмом 128 Гбайт и 256 Гбайт, то пока их сложно даже предполагать. Например, Crucial продает свои 128-Гбайт DDR4 LRDIMM по $4000 (почти 229 тысяч рублей). Учитывая, что будущие модули Samsung обещают предложить больший объём и большую энергоэффективность, их цена будет ожидаемо выше.

До недавних пор максимальная ёмкость любого модуля памяти, даже самого современного серверного DDR4 RDIMM была ограничена цифрой 64 Гбайт. Но компания Samsung Electronics, один из крупнейших производителей микроэлектроники официально объявила о начале массового производства модулей DDR4 RDIMM объёмом 128 Гбайт. Речь, разумеется, идёт о регистровых модулях, не предназначенных для использования в обычных настольных ПК.

Создание таких модулей-монстров стало возможным благодаря наработкам Samsung в области многослойных технологий; в частности, в новых модулях используется вертикальная компоновка из нескольких кристаллов DRAM, соединённых при помощи технологии TSV (Through Silicon Via). Похожие технологии Samsung применяла и ранее, при создании модулей DDR3 RDIMM ёмкостью 32 Гбайт. Они сложны в реализации, но позволяют упростить упаковку и сделать многослойные чипы более надёжными.

Преимущества TSV перед традиционной многослойной упаковкой

В новых модулях использованы кристаллы ёмкостью 8 Гбит, они способны работать на частоте 2 400 МГц. В течение ближайших нескольких недель Samsung Electronics планирует также начать производство модулей LRDIMM аналогичной ёмкости. Столь ёмкие модули позволят сравнительно безболезненно нарастить объём оперативной памяти серверных систем, для которых этот параметр критичен. В дальнейшем компания намеревается выпустить и более высокочастотные версии модулей, с частотой вплоть до 3 200 МГц. Она также ведёт работы по созданию модулей памяти на базе технологии HBM.

Компания Samsung Electronics объявила о начале массового производства DDR4-чипов ёмкостью 8 Гбит по технологии 20-нм. Новые микросхемы памяти позволяют создавать модули объёмом 32 Гбайт, чьё производство уже началось. В перспективе Samsung сможет создать серверные модули объёмом 128 Гбайт.

Новые 8-Гбит чипы DDR4-памяти Samsung сертифицированы на работу на частотах до 2400 МГц с напряжением питания в 1,2 В, что является наименьшим в индустрии. Хотя 8-Гбит чипы памяти и не будут работать на сверхвысоких частотах, как 4-Гбит варианты, они позволят создавать модули увеличенного объёма, что важно для мощных серверов нового поколения на базе многоядерных процессоров Intel Xeon E5 v3 «Haswell-EP».

Компания Samsung уже начала производство серверных RDIMM объёмом 32 Гбайт на базе новых чипов памяти. Данные модули будут работать на частотах до 2400 МГц, что на 29 % быстрее DDR3 RDIMM-модулей для серверов аналогичного объёма, которые работают на 1866 МГц.

Модуль DDR4-памяти Samsung объёмом 32 Гбайт

В перспективе компания Samsung планирует создавать многослойные чипы памяти, используя 8-Гбит микросхемы и соединения TSV (through silicon via). Чип, который будет включать в себя четыре 8-Гбит микросхемы, будет иметь объём в 32 Гбит, что позволит создать модули памяти объёмом до 128 Гбайт.

Компания Samsung — первая среди производителей оперативной памяти для ПК, кто будет производить чипы DDR4 объёмом 8 Гбит по технологии 20-нм. Подобный подход позволит снизить размеры чипов и, как следствие, их себестоимость. Маловероятно, что 8-Гбит чипы станут сколь-нибудь популярными на рынке ПК в ближайшее время, однако серверы и некоторые рабочие станции будут использовать модули на их базе.

С прицелом на владельцев серверных систем компания Transcend представила свои новые DDR3-модули типа RDIMM. Для достижения максимальной ёмкости ОЗУ предназначена 32-Гбайт модель DDR3-1333, а компактным системам подойдёт 16-Гбайт модуль DDR3-1600 в низкопрофильном исполнении (Very Low Profile, VLP).

Среди особенностей своих новинок разработчики отмечают стабильную работу на высоких частотах и температурный сенсор, обеспечивающий защиту от перегрева. Для эффективного отвода тепла используется алюминиевый радиатор, расположенный почти по всей площади лицевой стороны печатной платы. 32-Гбайт модули характеризуются таймингами 9-9-9-24 при работе с эффективной частотой 1333 МГц и напряжении питания 1,5 В, 16-Гбайт новинка — 11-11-11-28 при максимальной производительности и таком же напряжении питания.

По мнению Transcend, 32-Гбайт память подойдёт для таких систем как IBM System x3850/3950 X5 и BladeCenter HX5, а 16-Гбайт низкопрофильные модули могут использоваться в стойках формата 1U и тонких blade-серверах.

Материалы по теме:

• Super Talent анонсировала компактные DDR3-модули типа RDIMM и UDIMM;
• Club 3D GeForce GT 640 с четырьмя гигабайтами памяти DDR3;
• Еще ближе к 4К: взят режим DDR3-3876.

Источник:

• Transcend