RAM pamięć jest jednym z podstawowych komponentów naszego komputera, jednak w ostatnich latach przeszedł on nudną ewolucję od czasu pojawienia się pamięci DDR w 2000 roku, od tego czasu widzieliśmy do czterech generacji tej pamięci i mamy jedną piątą wokół kąt. Ale co będzie Jak wygląda pamięć RAM przyszłości i jakie zmiany to przyniesie?
Jesteśmy przyzwyczajeni do tego, że pamięć RAM ewoluuje co x lat w postaci nowej generacji pamięci DDR, GDDR lub innego rodzaju pamięci używanej w danym momencie, ale może się to zmienić, ponieważ użycie pewnych technologii będzie konieczne, aby że nadal się rozwija.
Jak skalowała się pamięć RAM przez cały ten czas?
RAM będący półprzewodnikiem ewoluuje wraz z rozwojem Prawo Moore'a a jednocześnie w skali Dennarda oznacza to, że z jednej strony zwiększa się gęstość tranzystorów, a wraz z nią pojemność pamięci, z drugiej zaś poprawia się szybkość komunikacji, co nazywamy przepustowością.
Pomysł jest bardzo prosty, w każdym nowym węźle produkcyjnym spada napięcie niezbędne do osiągnięcia określonej szybkości zegara, więc możemy stworzyć pamięć RAM, która zużywa to samo i jest szybsza lub inną, która jest równie szybka, ale zużywa znacznie mniej.
Ale problem pojawia się ze wzrostem prędkości, ponieważ przepustowość pamięci RAM systemu zależy od zużycia energii komunikacji między pamięcią a procesorem, do którego jest przypisana, a więc wielkość pasma z każdym nowym węzłem jest ograniczona i dzieje się tak, że skoki z jednego typu pamięci DDR do innego są coraz mniejsze.
A jeśli w przyszłości nie będziemy w stanie dalej skalować systemowej pamięci RAM?
Z każdym nowym węzłem produkcyjnym, używanym do produkcji zarówno pamięci, jak i procesorów, okazuje się, że skoki częstotliwości zegara są coraz mniejsze. Na razie dotyczy to tylko procesorów, ale wspomnienia nie potrwają długo i dotrą do punktu, w którym skok pokoleniowy będzie mniejszy niż oczekiwano, żeby nie powiedzieć prawie zerowy.
Rozwiązaniem tego problemu jest użycie technologii takich jak PAM-4 stosowany w GDDR6X i przyszłych iteracjach standardu PCI Express, jeśli spojrzymy na to z pewnego punktu widzenia, PAM-4 nadal jest rodzajem kompresji danych. Co więcej, mówi się, że przyszłe pamięci DDR6 mogłyby korzystać z komunikacji PAM-4.
A mówiąc o kompresji danych, jest bardzo możliwe, że zobaczymy pamięci RAM z logiką wewnątrz, akceleratory zaprojektowane tak, aby wyszukiwanie danych było bardziej wydajne i szybsze, które mogą kompresować i dekompresować dane przesyłane podczas lotu. Powód jest bardzo prosty, wysyłanie x bajtów, które są skompresowanymi danymi, zużywa tyle samo energii, co wysyłanie tej samej liczby bajtów z nieskompresowanymi danymi.
Czy będziemy widzieć pamięć 3D DRAM jako pamięć RAM przyszłości?
3D DRAM polega na układaniu w stosy wielu układów pamięci i wykorzystywaniu ścieżek przez krzem do komunikacji z kontrolerem pamięci.
W przypadku pamięci DDR istnieją standardy 3DS-DDR, w których do 4 układów DDRn jest ułożonych w stos (n-ta generacja pamięci DDR), które są podłączone do kontrolera 64-bitowego. Dzięki tej technologii możliwe byłoby zredukowanie całkowitej liczby 8-chipowych modułów DIMM do zaledwie dwóch chipów. Nie zapewnia to jednak żadnej korzyści pod względem zużycia i szybkości, ale powoduje niezwykle kosztowną pamięć, co doprowadziło do tego, że jej użycie nie jest znormalizowane i kontynuujemy korzystanie z konwencjonalnych pamięci DIMM.
3D DRAM ma sens tylko wtedy, gdy towarzyszą mu interfejsy z dużą liczbą pinów, które mogą przesyłać dużą liczbę bitów na cykl, umożliwiając stosowanie niższych częstotliwości taktowania, a tym samym niższego napięcia, ale te rozwiązania wymagają złożonego interposera i znacznie ograniczają możliwości rozbudowy pamięci RAM.
