Vilka teknologier kommer framtidens RAM att ge oss?

Teknik RAM

RAM minne är en av de viktigaste komponenterna i vår dator, men den har haft en tråkig utveckling de senaste åren sedan DDR-minnet framkom 2000, sedan dess har vi sett upp till fyra generationer av detta minne och vi har en femtedel runt hörn. Men vad kommer Framtidens RAM ser ut och vilka förändringar kommer det att ha?

Vi är vana vid att RAM-minne utvecklas vartannat år i form av en ny generation DDR, GDDR-minne eller vilken typ av minne som helst vid varje tidpunkt, men detta kan förändras eftersom användningen av vissa tekniker kommer att vara nödvändig för att att det fortsätter att utvecklas.

Hur har RAM-skalan minskat hela tiden?

Micron-DDR4-chips

RAM som en halvledare utvecklas efter Moores lag och samtidigt Dennard-skalan betyder detta att å ena sidan transistornas densitet ökar och därmed minneskapacitet, medan å andra sidan kommunikationshastigheten förbättras, vad vi kallar bandbredd.

Idén är väldigt enkel, i varje ny tillverkningsnod minskar den spänning som krävs för att uppnå en viss klockhastighet, så att vi kan skapa ett RAM-minne som förbrukar samma och är snabbare eller en annan som är lika snabb men förbrukar mycket mindre.

Men problemet kommer med ökningen av hastighet, eftersom bandbredden för ett system beror på energiförbrukningen för kommunikationen mellan minnet och processorn som det tilldelas, så mängden bandbredd med varje ny nod är begränsad och det händer genom att hopp från en typ av DDR-minne till en annan blir mindre och mindre.

Vad händer om vi inte kan skala systemets RAM-minne ytterligare i framtiden?

För varje ny tillverkningsnod, som används för att skapa både minnen och processorer, finner vi att klockhastighetshoppen blir mindre och mindre. Detta berör för tillfället bara processorerna, men minnena tar inte lång tid att påverka dem och det når den punkt där ett generationshopp blir mindre än väntat, för att inte säga nästan noll.

En lösning för detta är att använda tekniker som PAM-4 används i GDDR6X och framtida iterationer av PCI Express-standarden, om vi ser det från en viss synvinkel är PAM-4 fortfarande en typ av datakomprimering. Dessutom sägs det att framtida DDR6-minne kan använda PAM-4-kommunikation.

Och när man talar om datakomprimering är det mycket möjligt att vi ser RAM-minnen med logik inuti, acceleratorer som är utformade för att göra sökningen efter data mer effektiv och snabbare, som kan komprimera och dekomprimera data den flygning som skickas. Anledningen till detta är mycket enkel, att skicka x byte som är komprimerad data förbrukar energi på samma sätt som att skicka samma antal byte med okomprimerad data.

Kommer vi att se 3D DRAM-minne som framtidens RAM?

Concepto Memoria 3DS

3D DRAM består av att stapla flera minneschips och använda vägar genom kisel för att kommunicera med minnesstyrenheten.

När det gäller DDR-minnen finns det 3DS-DDR-standarder där upp till fyra DDRn-chips är staplade (den nionde generationen DDR) som är anslutna till en 4-bitars styrenhet. Så med denna teknik skulle det vara möjligt att reducera totalt 64-chip DIMM till endast två chips. Men det ger ingen fördel i förbrukning och hastighet, men det resulterar i extremt dyra minne, vilket har lett till att dess användning inte standardiserats och vi fortsätter med konventionella minnes-DIMM-moduler.

3D DRAM är bara vettigt om det åtföljs av gränssnitt med ett stort antal stift, som kan sända ett stort antal bitar per cykel, vilket gör det möjligt att använda lägre klockhastigheter och därmed en lägre spänning, men dessa lösningar kräver en komplex interposer och begränsar kraftigt expansionsfunktionerna för RAM.