Les CUDIMMs : L’avenir de la mémoire DDR5

• Le marché de la mémoire de bureau se prépare à des mises à niveau pour améliorer les performances des DIMM avec le CUDIMM
• Les CUDIMMs ajoutent un pilote de fréquence sur le DIMM lui-même pour améliorer la stabilité et la fiabilité à haute vitesse de la mémoire

Alors que les nouveaux modules de mémoire CAMM et LPCAMM pour ordinateurs portables ont suscité beaucoup d’attention ces derniers mois, ce n’est pas seulement le côté mobile de l’industrie de la mémoire PC qui envisage des changements. Le marché de la mémoire desktop est également en attente de mises à jour pour améliorer davantage les performances des DIMM, sous la forme d’une nouvelle variété de DIMM appelée Clocked Unbuffered DIMM (CUDIMM). Et bien que cette mémoire ne soit pas encore utilisée, plusieurs vendeurs de mémoire ont exposé leurs premiers produits CUDIMM lors du salon commercial Computex de cette année, offrant un aperçu de l’avenir de la mémoire desktop.

Variante des DIMMs Unbuffered traditionnels (UDIMMs), les Clocked UDIMMs (et Clocked SODIMMs) ont été créés comme une autre solution aux défis continus d’intégrité des signaux posés par la mémoire DDR5. La DDR5 permet des taux de transfert plutôt rapides avec des DIMMs amovibles (et facilement installables), mais d’autres augmentations de performances se heurtent aux lois de la physique en ce qui concerne les défis électriques du support de la mémoire sur un bâtonnet – en particulier avec autant de combinaisons capacité/performance comme nous le voyons aujourd’hui. Et bien que ces défis ne soient pas insurmontables, si la DDR5 (et éventuellement la DDR6) veulent continuer à augmenter leur vitesse, il semble nécessaire d’apporter des changements pour produire des DIMMs plus électriquement robustes, d’où l’émergence du CUDIMM.

Normalisés par JEDEC plus tôt cette année en tant que JESD323, les CUDIMMs modifient le traditionnel DIMM unbuffered en ajoutant un pilote de fréquence (CKD) au DIMM lui-même, avec le petit CI responsable de la régénération du signal de fréquence conduisant les puces de mémoire réelles. En générant une fréquence propre localement sur le DIMM (plutôt que d’utiliser directement la fréquence du CPU, comme c’est le cas aujourd’hui), les CUDIMMs sont conçus pour offrir une meilleure stabilité et fiabilité à des vitesses de mémoire élevées, luttant contre les problèmes électriques qui, autrement, causeraient des problèmes de fiabilité à des vitesses de mémoire plus rapides. En d’autres termes, l’ajout d’un pilote de fréquence est la clé pour maintenir la fiabilité de la DDR5 à des vitesses de fréquence élevées.

En somme, JEDEC propose d’utiliser des CUDIMMs pour des vitesses de DDR5-6400 et supérieures, la première version de la caractéristique couvrant des vitesses jusqu’à DDR5-7200. Les nouveaux DIMMs seront également compatibles avec les plates-formes existantes (du moins sur le papier), utilisant le même connecteur à 288 broches que les UDIMM DDR5 standard d’aujourd’hui et permettant une transition relativement fluide vers des vitesses de fréquence DDR5 plus élevées.

CUDIMMs : La Clé Pour Des DDR5 Plus Rapides

Comme indiqué ci-dessus, l’un des plus grands défis pour les sous-systèmes mémoire fortement cadencés aujourd’hui est de maintenir l’intégrité du signal, en particulier sur des distances relativement longues et avec des interconnexions multiples (par exemple, plusieurs DIMMs par canal). Traditionnellement, la charge de cette tâche est principalement supportée par le contrôleur mémoire/CPU, et dans une moindre mesure par la carte mère, car les UDIMMs sont des appareils relativement basiques par eux-mêmes. Mais avec les CUDIMMs, ce paradigme est sur le point de changer en rendant les DIMMs un peu plus intelligents, les rendant ainsi capables d’aider au maintien de l’intégrité du signal.

Le gros changement ici est l’ajout d’un pilote de fréquence (CKD), qui reçoit un signal de fréquence de base et le régénère pour redistribuer aux composants mémoire sur le module. Un CKD tamponne essentiellement le signal de fréquence entrant, puis l’amplifie en sortant lorsqu’il conduit le signal de fréquence aux puces de mémoire sur le DIMM. Les CKD incorporent également des caractéristiques de conditionnement du signal telles que la correction du cycle de service, qui permet une synchronisation précise et une réduction de l’instabilité temporelle, minimisant ainsi les variations rapides globales du timing du signal de fréquence.

Minimiser le décalage de la fréquence – la différence de temps d’arrivée du signal de fréquence à différents composants – est une autre fonction clé du CKD. En correspondant les retards de propagation pour chaque chemin de fréquence, le CKD peut garantir que les puces mémoire (et les DIMMs) restent pleinement synchronisés.

CSODIMM avec le pilote de fréquence CKD de Montage (en haut au centre)

Pendant ce temps, les capacités d’ajustement de phase permettent au CKD d’aligner le signal de fréquence avec les besoins de synchronisation spécifiques des différents composants, ce qui implique un travail supplémentaire du constructeur du module mémoire. C’est peut-être pour cette raison que nous n’avons pas vu beaucoup de vendeurs de modules mémoire présenter leurs produits activés par CKD aujourd’hui car ils doivent encore se familiariser avec la technologie.

Cette figure est reproduite, avec autorisation, du document JEDEC JESD323, figure 2

En fin de compte, placer des pilotes de fréquence dans les DIMMs n’est pas une nouvelle idée ; le concept de CUDIMM est largement une version échelonnée du DIMM Registered (RDIMM), qui est utilisé depuis des années dans les serveurs et est le seul type de DIMM DDR5 que les puces de serveur (et de station de travail) d’Intel et d’AMD supportent. Cependant, tandis que les RDIMMs sont une solution plus vaste qui tamponne les bus de commande et d’adresse aux côtés du signal de fréquence, les CUDIMMs ne tamponnent que le signal de fréquence et laissent tout le reste intact. Dans ce contexte, les CUDIMMs sont essentiellement un demi-pas vers les RDIMMs.

Et bien qu’il y ait certains concepteurs de CPU qui seraient sans aucun doute ravis si tous les systèmes utilisaient des RDIMMs (et ECC, qui plus est), l’économie des PC grand public favorise des solutions moins chères et moins complexes lorsqu’elles sont disponibles. La conception du CKD elle-même reflète cela ; un CKD standard JEDEC n’a que 35 broches, et près de la moitié d’entre elles sont simplement des broches de tension/masse. Alors que les CKD représentent un coût supplémentaire pour la construction des DIMM, ils sont délibérément conçus pour être moins chers à construire que les RDIMMs.

Cette figure est reproduite, avec autorisation, du document JEDEC JESD82-531A.01, Tableau 1

Quoi qu’il en soit, les CKD seront présents dans toutes les formes de design (form factor) de mémoire DDR5 de JEDEC. Ainsi, en plus du CUDIMM, nous aurons le Clocked SODIMM (CSODIMM), et même les modules mémoire DDR5 CAMM2 utiliseront des pilotes de fréquence.

Bien que le besoin (ou du moins, la normalisation) autour des DIMMs accompagnés d’une fréquence soit basé sur la fréquence de la mémoire, les CUDIMMs et leurs autres variations sont tous conçus pour être rétrocompatibles avec les systèmes DDR5 existants et les contrôleurs mémoire. Ce qui indique qu’un CUDIMM utilisera le même logement DIMM à 288 broches qu’un DIMM DDR5 standard.

Cette figure est reproduite, avec autorisation, du document JEDEC JESD82-531A.01, Figure 2

En interne, cela est réalisé en permettant à un CUDIMM de faire passer un signal de fréquence à travers les tampons de son CKD, ou de contourner ces tampons entièrement, fonctionnant en mode « PLL Bypass ». Officiellement, le mode de contournement est pris en charge uniquement pour les vitesses jusqu’à DDR5-6000 (3000 MHz), donc les DIMMs conformes à JEDEC utiliseront probablement le mode CKD (Single PLL ou Dual PLL) à DDR5-6400 et au-delà. En fin de compte, un CUDIMM devrait fonctionner avec un contrôleur mémoire DDR5 plus lent/plus ancien en passant en mode de contournement, tandis que des DIMMs sans CKD ne seront pas disponibles aux vitesses plus élevées qui nécessitent un CKD (du moins pas aux tensions et aux timings standard JEDEC).

CUDIMMs et CSODIMMs au Computex

Plusieurs vendeurs de mémoire, y compris G.Skill, TeamGroup et V-Color, ont exposé des CUDIMMs et des CSODIMMs au Computex. Étant donné que ces nouveaux DIMMs vont de pair avec de nouvelles plateformes, les vendeurs de mémoire ne parlent pas trop de spécificités ici. Mais puisqu’ils avaient le hardware en exposition, ne soyez pas trop surpris si nous les voyons intégrer des systèmes de production (et des étagères de détail) plus tôt que tard.

Biwin est un nom relativement nouveau sur le marché des modules de mémoire haut de gamme (car auparavant, la société vendait des appareils haute performance sous la marque Acer Predator, et le fait toujours, pour ainsi dire). Mais elle entre dans le jeu avec des modules avancés de 16 Go et 32 Go testée pour un fonctionnement de 6400 à 8800 MT/s, ce qui est plus élevé par rapport aux DIMMs haut de gamme « standard ». Ces appareils seront disponibles en septembre.

G.Skill, qui est un important fournisseur de mémoire haut de gamme depuis des années, a également exposé ses Trident Z5 CK CUDIMMs au Computex. Bien que la société n’ait pas vraiment mis en avant leurs performances, peut-être parce qu’elle est encore en train de peaufiner ses produits activés par CKD et qu’ils ne battent pas encore de records. En fin de compte, G.Skill a présenté un système fortement overclocké fonctionnant à DDR5-10600 en utilisant des modules DDR5 standard, donc les premiers CUDIMMs ne sont pas aussi impressionnants en comparaison.

En revanche, TeamGroup a exposé ses modules de mémoire DDR5-7200 avec une puce CKD lors du salon commercial.

Enfin, contrairement à certains de ses concurrents, V-Color semble tirer pleinement parti des puces CKD pour proposer des offres mémoire haute performance, exposant à la fois des CUDIMMs et des CSODIMMs lors du salon commercial. La société prévoit de proposer des CUDIMMs de 16 Go et 24 Go avec des plages de vitesse entre 6400 MT/s et 9000 MT/s à 1,1 V – 1,45 V. 9000 MT/s est plus rapide que tous les ensembles de mémoire de classe enthousiaste facilement accessibles aujourd’hui, mettant en avant les avantages des modules de mémoire unbuffered clocked.

Il existe de nombreux fournisseurs de modules de mémoire haute performance et pourtant seuls quatre d’entre eux ont exposé leurs CUDIMMs au Computex. Parmi ceux-ci, seuls deux ont décidé de parler des performances attendues des CUDIMMs (la démonstration de TeamGroup semble être encore un travail en cours). Cependant, avec la norme JEDEC étant en place depuis presque un an maintenant, ils seront sans aucun doute bientôt rejoints par la myriade d’autres fournisseurs de mémoire qui sont présents sur le marché des PC.