RAM DDR5 là gì và khi nào phát hành trên thị trường?

Thế giới là những sự thay thế để đổi mới và phát triển. Công nghệ lại là nơi sự phát triển diễn ra nhanh chóng và đa dạng hơn tất cả những lĩnh vực khác trong cuộc sống. Và câu chuyện về RAM DDR5 cũng chỉ là một trong số đó.

RAM DDR5 là gì?

DDR5 SDRAM là viết tắt của cụm từ Double Data Rate 5 Synchronous Dynamic Random-Access Memory, còn có thể được gọi là RAM DDR5. Đây là sự kế thừa của dòng RAM DDR4, được nâng cấp gấp đôi băng thông và giảm lượng điện năng tiêu thụ. Thế giới đã đi qua nhiều thế hệ RAM khác nhau như RAM DDR3 và RAM DDR4. Và sắp tới đây, không xa trong năm 2020, là một thế hệ RAM hoàn toàn mới: DDR5.

Thế giới vẫn cần DRAM

Quay trở lại cách đây 4 năm, khi hàng loạt báo chí đưa tin rầm rộ về một khái niệm DDR5. Lúc đó RAM DDR4 vẫn đang phổ biến và dần thay thế vị trí của DDR3 trước đó. Thì DDR5 đã rục rịch khơi mào. Mọi chuyện bắt đầu khi Tổ thức Quản lý tiêu chuẩn bộ nhớ JEDEC công bố việc phát triển cấu hình cho bộ nhớ DDR5 sử dụng làm RAM trong các hệ thống máy tính cá nhân. Theo kế hoạch, bộ nhớ RAM DDR5 sẽ được hoàn thiện vào năm 2018.

Và ngay sau đó, tại hội nghị Intel Developer Forum,  Intel đã cho biết cấu hình RAM DDR5 (cho máy tính, không phải GDDR5 cho card đồ họa) sẽ được ra mắt trong năm này và dự kiến tới đầu năm 2020 sẽ bắt đầu đưa ra sản phẩm thương mại. Lợi ích vượt bậc lớn nhất của dòng RAM cải tiến thế hệ mới này là: bạn sẽ có dung lượng cao hơn trên mỗi thanh, tốc độ cũng được tăng lên nên về lý thuyết các phần mềm sẽ hoạt động nhẹ nhàng, mượt mà hơn. Ngoài ra, chuẩn RAM mới cũng sẽ tiêu thụ ít năng lượng hơn. Cấu hình cụ thể lúc này vẫn chưa biết nhưng ai cũng dự đoán dãy số sẽ rất khủng và đáng mơ ước. Với các tuyên bố chắc nịch và mang tính vĩ mô này, thì DDR5 không sớm thì muộn cũng sẽ xuất hiện trên thị trường.

Đến nay, mọi thứ có vẻ trễ hơn một chút so với các dự đoán ban đầu kể trên. Nhưng RAM chuẩn DDR5 đã thật sự có mặt. Một thế hệ RAM mới có nhiều ưu điểm về hiệu năng cũng như khả năng sử dụng năng lượng, đúng theo xu hướng của thế giới công nghệ. RAM DDR5 mà chúng ta đang chờ đợi hẳn cũng sẽ có dung lượng chip nhớ trên RAM DDR5 cải thiện, phá bỏ giới hạn về dung lượng RAM máy tính trước đây, 128GB trên 1 thanh DDR4.

Bên cạnh đó thế hệ RAM mới này không đi một mình, đó là một phần tất yếu của tiến trình công nghệ, song song với những cải tiến cũng vượt bậc không kém trên tất cả các lĩnh vực liên quan. Cụ thể thế hệ RAM mới cần được làm ra để theo kịp sức mạnh của các phần cứng khác bao gồm card đồ họa hay CPU, những công nghệ đã có nhiều bước tiến trong thời gian qua. Trong khi VGA và CPU mạnh lên nhiều phần để đáp ứng trải nghiệm VR hay AR, thì bộ nhớ RAM cũng cần được nâng cấp để tránh các hiện tượng nghẽn cổ chai có thể xảy ra sau này.

Có một thông tin hậu trường khá hay mà mình nghĩ các bạn nên biết qua trước khi mình nói tiếp về DDR5. RAM DDR4 từng được xem là chuẩn DRAM cuối cùng được sử dụng cho các hệ thống máy tính, sau đó con người sẽ nghiên cứu và sử dụng công nghệ bộ nhớ mới, như MRAM (Magnetoresistive RAM), RRAM (Resistive RAM) hay PCM (Phase-change Memory). Nguyên nhân: DRAM vẫn gặp vấn đề về khả năng lưu trữ dữ liệu tạm thời, dữ liệu sẽ biến mất khi bạn tắt máy tính, trong khi các công nghệ bộ nhớ nêu trên lại có thể khắc phục được điều đó.

Nhưng trong mấy năm thử nghiệm, người ta nhận thấy  dường như các công nghệ mới kể trên vẫn cần thời gian để có được nền tảng ứng dụng và hệ thống thật sự tương thích. Chưa kể, điều gì sẽ xảy ra nếu thông tin, dữ liệu trên thế giới này một ngày biến mất, hoặc tắc nghẽn ở đâu đó không thể truy xuất, không thể hiện thị. Mọi thứ chắc sẽ cần nhiều thời gian hơn vả phải tiến hành từng bước. Cho nên người ta quyết định thêm một lần nữa nâng cấp công nghệ DRAM đã cũ. Đó chính là lý do DDR5 có mặt trong năm nay theo đúng dự báo về tiến trình công bố cách đây 4 năm.

Quay trở lại nhân vật chính: RAM DDR5: con đường phát triển và ngày ra mắt

Từ 4 năm trước khi các bên công bố sự ra mắt trong tương lai của RAM DDR5, chúng ta cần hiểu là đằng sau các công bố đó, mọi thứ thật ra đang được tiến hành và ít nhất đang trong giai đoạn phòng lab. Cho nên các số liệu và thống kê tuy chưa được công bố, nhưng các nhà nghiên cứu đều đã biết được hướng đi và mục đích hướng tới của họ trong tương lai là gì. Và từ đó tới nay, chúng ta đã nhiều lần ghi nhận các cột mốc quan trọng cho sự ra đời của dòng RAM thế hệ mới này.

Ngày 15 tháng 11 năm 2018, SK Hynix là nơi đầu tiên công bố hoàn thành chip RAM DDR5 và chạy ở tốc độ 5200 MT/s. Vào tháng 2 năm 2019, SK Hynix đã công bố chip 6400 MT/s. Và đây là tốc độ cao nhất chính thức cho phép của bộ nhớ RAM DDR5.

Chip SK Hynix được phát triển dựa trên quy trình 10nm và mỗi mạch tích hợp (IC) có mật độ 16GB. DIMM tiêu chuẩn (mô đun bộ nhớ tích hợp kép) cho bộ nhớ hệ thống có chứa 8 đến 16 IC với tổng dung lượng là từ 8 đến 16GB. Những con chip này cho thấy một số cải tiến ban đầu đáng kích lệ.

Vào tháng 9 năm 2019, tiêu chuẩn của RAM DDR5 vẫn đang được JEDEC hoàn thiện và dự kiến phát hành vào năm 2020. Một số công ty đã lên kế hoạch đưa lo sản phẩm đầu tiên ra thị trường vào cuối năm 2019. Tiêu chuẩn JEDEC LP-DDR5 (Low Power Double Data Rate 5) cho máy tính xách tay và điện thoại thông minh đã được phát hành vào tháng 2 năm 2019.

Sau đúng 4 năm, DDR5 đã chính thức đưa vào thị trường. Đầu năm 2020 này, JEDEC đã công bố thông số kỹ thuật chính thức của RAM DDR5, sản phẩm thay thế cho RAM DDR4, đưa mật độ và tần số bộ nhớ lên một tầm cao mới.

Có thể thấy rõ, so với DDR4, DDR5 tiếp tục giảm điện áp mô đun bộ nhớ xuống còn 1.1V. Nghĩa là DDR5 sẽ giúp thiết bị giảm lượng điện năng tiêu thụ tổng thể. Các mô đun DDR5 có thể tích hợp bộ điều chỉnh điện áp trên bo mạch để đạt được tốc độ cao hơn.

Thông thường, hầu hết các trường hợp đang sử dụng RAM DDR4 đều sẽ muốn chuyển sang dùng RAM DDR5. Và để có thể sử dụng được những thiết bị này trên PC và máy tính xách tay, yêu cầu bo mạch chủ Intel hay AMD phải hỗ trợ nó chưa kể các đầu cắm phải thật sự tương thích. Ở giai đoạn này chưa có công bố nào chính thức về tính tương thích này, chắc vẫn phải đợi đến khi thông số kỹ thuật chính thức thì mới biết được.

Theo AMD’s Forrest Norrod, CPU thế hệ thứ 3 của AMD dựa trên Zen 3 vào giữa năm 2020 sẽ vẫn sử dụng chuẩn RAM DDR4. Và theo trang Extremetech.com, AMD sẽ bắt đầu hỗ trợ DDR5 trong kiến trúc Zen 4 vào năm 2021.

Thanh RAM DDR5 đầu tiên trên thế giới do SK Hynix làm ra được cho là nhanh hơn 60%, tiết kiệm điện hơn 30% so với DDR4

Về mặt kỹ thuật, mô-đun DDR5 được sản xuất trên quy trình đúc 10nm của SK Hynix. Với tốc độ truyền dữ liệu tối đa 5200Mbps, DDR5 nhanh hơn khoảng 60% so với mức 3200Mbps của DDR4. Hơn nữa, DDR5 cũng tiết kiệm điện hơn 30% so với thế hệ trước. SK Hynix chưa công bố các chi tiết, thông số khác của DRAM DDR5.

Bên cạnh bản 16GB, SK Hynix cũng dự tính ra mắt DRAM DDR5 với dung lượng 8GB và 32GB. Tuy nhiên, hãng này mới chỉ giới thiệu chip DRAM DDR5 chứ chưa bắt đầu sản xuất các thanh RAM theo chuẩn mới này. Dự kiến là tới năm 2020 SK Hynix mới tung ra thị trường những thanh RAM DDR5 đầu tiên.

Bên cạnh SK Hynix, Cadence và Micron cũng đang nghiên cứu/phát triển DRAM DDR5. Tuy nhiên, các hãng này sẽ bắt đầu sản xuất DRAM DDR5 từ năm sau, nhanh hơn so với SK Hynix.

Tất nhiên, hiện tại không có nền tảng dành cho người tiêu dùng nào có thể sử dụng các mô-đun này, chúng được xây dựng để sử dụng trong các ứng dụng doanh nghiệp: siêu máy tính cho AI, machine learning và big data. Các thanh RAM chạy ở tốc độ từ 4800 MHz đến 5600 MHz, nhanh khủng khiếp so với DDR4 – nhưng đó chưa phải tất cả, các thanh RAM DDR5 nhanh nhất được đồn đoán có thể đạt tốc độ 8400 MHz.

Mặc dù tốc độ tăng lên nhưng mức tiêu thụ điện năng lại thấp hơn. Điện áp hoạt động tiêu chuẩn giảm từ 1,2 V cho DDR4 xuống 1,1 V cho DDR5. Đương nhiên các mẫu RAM tốc độ cao sẽ hoạt động ở điện áp cao hơn để ổn định.

SK Hynix cũng đưa ECC vào các mô-đun DRAM để có thể sửa lỗi tới từng bit.

SK Hynix không công bố dung lượng cho các thanh AM DDR5 đầu tiên trên thế giới này, nhưng trong tương lai, họ sẽ sử dụng kết nối TSV để xếp chồng DRAM, cho phép dung lượng mỗi thanh lên đến 256 GB.

Carolyn Duran, Phó Chủ tịch Nhóm Nền tảng Dữ liệu của Intel và GM Bộ nhớ và Công nghệ IO cho biết: “Intel hợp tác chặt chẽ với các bên sản xuất bộ nhớ hàng đầu bao gồm SK hynix trong việc phát triển thông số kỹ thuật DDR5 bắt đầu với JEDEC. “Ngoài ra, chúng tôi đã cộng tác với SK hynix trong việc phát triển silicon bằng cách thiết kế và thử nghiệm các nguyên mẫu để đảm bảo DDR5 đáp ứng hiệu suất và hoàn toàn sẵn sàng cho các khách hàng chung của chúng tôi.”

Với số lượng nhân CPU ngày càng tăng, bộ xử lý của hệ thống cần có khả năng truy cập bộ nhớ nhanh hơn khi khả năng xử lý phát triển. Rất may, sự phát triển của bộ nhớ thường đi trước sức mạnh xử lý một vài bước, vì vậy trong thực tế, chúng ta hiếm khi gặp phải tình trạng tắc nghẽn bộ nhớ do thiếu băng thông.

Để đưa các module RAM DDR5 vào sử dụng rộng rãi vẫn cần thêm rất nhiều thời gian nữa. Với những chiếc máy tính phổ thông đầu tiên được trang bị RAM DDR5 có thể xuất hiện vào năm 2023.

Hiệu suất RAM DDR5 liệu có là lời hứa cho tương lai?

Theo các nhà nghiên cứu và thông tin từ các hãng đang chạy đua sản xuất các chip tiên tiến cho DDR5, thiết kế DDR5 của tương lai sẽ có mật độ gấp đôi cũng như hiệu suất gấp đôi so với các mô đun DDR4 thế hệ đầu tiên.

RAM DDR5 bus 3200 sẽ tăng băng thông lên 1.36 lần so với DDR4 bus 3200. Tuy nhiên, chip DRAM 5 dự kiến sẽ xuất xưởng với băng thông 4800MT/s hoặc 1.87 lần so với RAM DDR4 3200. Giới hạn chính thức của RAM DDR5 là 6500MT/s, nhưng một số mẫu sẽ có thể đẩy cao hơn nữa thông qua ép xung.

Ví dụ như với người tiên phong SK Hynix, họ đã và đang làm việc trên các mô đun DDR5 có thể cung cấp dung lượng 16GB (2GB) cho mỗi chip. Và nó đã được giải điện áp từ 1.2V xuống còn 1.1V, cho phép giảm mức tiêu thụ điện năng so với các mô đun DDR4 của công ty. Cung cấp tốc độ xử lý lên tới 6.4 Gb/s cho mỗi chân.

Ngoài ra DDR5 còn một số các cải tiến khác cũng quan trọng không kém: RAM DDR5 gồm 2 kênh 40 bit hoạt động độc lập trên mỗi mô đun, giúp cải thiện hiệu suất và hiệu quả xử lý dữ liệu.

Cùng với công bố ra mắt, SK Hynix cũng nhấn mạnh: DDR5 không tập trung vào băng thông mà là giá trị cốt lõi là dung lượng, cụ thể, die chip nhớ phải là 24Gb/die và sau này sẽ còn tăng lên 32Gb/die. Điều này sẽ giúp tạo ra những thanh RAM có dung lượng lên đến 256GB với tốc độ truy xuất mỗi byte là 100ns.

Màn so sánh kinh điển giữa người mới vs người cũ: RAM DDR5 cải tiến thế nào so với RAM DDR4? Và người dùng được lợi gì từ những điểm này?

Mối quan tâm đầu tiên của công chúng, như thường lệ, vẫn luôn là sự tương thích. Theo như công bố  chính thức này, RAM DDR5 sở hữu 288 chân pin bằng với RAM DDR4 tuy nhiên cách bố trí pin của chúng lại khác nhau. Do đó, người dùng KHÔNG thể sử dụng RAM DDR5 trên khe cắm DDR4 và ngược lại. Một tin hơi buồn cho túi tiền.

Nhưng bù lại, RAM DDR5 sở hữu một loạt các thông số ấn tượng, nhất là khi đặt lên so sánh trực diện 1 on 1 với DDR4. Chúng ta có thể xem bảng số liệu dưới đây

Có thể thấy rõ một vài cải tiến vượt xa so với thế hệ trước. Cụ thể là:

• DDR4 sử dụng cấu trúc 16 bank chia ra 4 bank trong một nhóm và DDR5 được thiết kế cải tiến hơn với 32 bank chia ra 8 nhóm. Độ dài cụm trên RAM DDR5 được nhân đôi từ tám lên 16. Đặc biệt, RAM DDR5 được trang bị chức năng Same Bank Refresh (SBRF), cho phép chạm vào các bank khác trong khi một bank đang hoạt động.
• Một trong những lợi ích lớn nhất của RAM DDR5 là hỗ trợ dung lượng cao hơn gấp bốn lần cho mỗi mô-đun so với DDR4. Các mô-đun DDR4 có mật độ chip 16 Gbit và tối đa 32 GB còn DDR5 là 64Gbit, giúp tăng dụng lượng tối đa trên một mô-đun từ 32GB lên đến 128GB.
• Ngoài việc hỗ trợ dung lượng cao hơn, RAM DDR5 còn tăng gấp đôi băng thông so với DDR4. Tốc độ dữ liệu tối đa của DDR5 từ 3200 MHz đến 6400 MHz còn của DDR4 là từ 1600 MHz đến 3200 MHz.

• Trước kia, điện áp của RAM thường được điều chỉnh bởi bo mạch chủ. Nhưng với RAM DDR5 điều này sẽ chỉ còn là quá khứ vì các mô-đun DDR5 sẽ có bộ điều chỉnh điện áp riêng được tích hợp sẵn giúp giảm tải cho bo mạch chủ.

Có nên mua RAM DDR5 khi mới phát hành trên thị trường không?

Lúc nào cũng vậy, một chi tiết sản phẩm công nghệ dù lớn hay nhỏ, khi mới ra mắt, độ lạ và giới hạn về số lượng trong những lô sản xuất dè chừng đầu tiên khiến chúng luôn có giá từ cao tới rất cao so với các thế hệ trước đó hoặc sản phẩm tương tự đang có trên thị trường. DDR5 cũng tương tự. Hiện tại chưa có giá chính thức của các mẫu RAM DDR5 do từng hãng làm ra, nhưng có thể tiên liệu trước lần ra mắt đầu tiên sẽ đắt đỏ. Nhưng sau đó giá sẽ giảm dần theo thời gian. Cho nên nếu bạn có đủ kiên nhẫn, hãy cứ đợi. Còn nếu không cứ mua về thay cho RAM đang xài (và sẽ cũ) vì tính ra, trong cả bộ các chi tiết PC thì RAM vẫn là một phần chi phí quá nhỏ, nhỉ?

Chưa kể, RAM DDR5 khi đã thật sự phổ biến hơn, sẽ có các phiên bản dung lượng khác nhau như 8GB, 16GB hoặc thậm chí nhiều hơn thế. Việc dùng các RAM dung lượng lớn hơn sẽ giúp chúng ta tiết kiệm chi phí đơn vị hơn.

Ngày phát hành DDR5: RAM DDR5 thật sự đã có mặt  chưa?

Chúng ta đã có rất nhiều thông tin đây đó, qua lại từ rất nhiều nguồn khác nhau về RAM DDR5 nên khái niệm lẫn thông số kỹ thuật và viễn cảnh tương lai mà DDR5 mang lại cũng không còn quá lạ. Nhưng tới nay, ngày phát hành lên kệ ra thị trường chính thức của các thanh RAM DDR5 đầu tiên vẫn còn là ẩn số 🙂

Các bộ nhớ DDR5 cấp máy chủ sẽ được ra mắt vào cuối năm nay (2020). Những ứng dụng đầu tiên tung ra thị trường có thể sẽ nhắm vào các ứng dụng Doanh nghiệp. Sau đó, chúng ta sẽ bắt đầu thấy các sản phẩm sử dụng công nghệ RAM DDR5 bắt đầu phổ cập cho người dùng vào khoảng cuối năm 2021. Điều này là do vi xử lý thế hệ tiếp theo của Intel và AMD dự kiến sẽ được ra mắt vào cuối năm nay sẽ vẫn dựa vào cấu trúc DDR4.

DDR5 đã được các bên nghiên cứu trong một thời gian. JEDEC đã công bố bảng thông số kỹ thuật sơ bộ vào tháng 4, trước đó vào tháng 3, Samsung đã công bố kế hoạch sản xuất hàng loạt vào năm 2021. Và mới đây nhất, SK Hynix đã tung ra hình ảnh thật các thanh RAM DDR5 đầu tiên.

Vào tháng 07/2020. Micron đã khởi động chương trình mang tên Technology Enablement Program để tạo điều kiện cho việc chuyển đổi sang DDR5. Chương trình cung cấp cho các đối tác được phê duyệt quyền truy cập sớm vào thông tin kỹ thuật và hỗ trợ, cũng như các thành phần và mẫu DDR5 mới của họ.

Việc áp dụng DDR5 sẽ bắt đầu vào năm 2021. DDR5 sẽ được dùng cho các server, máy tính cá nhân lẫn thiết bị di động trong tương lai. Tuy nhiên, nền tảng server sẽ được áp dụng bộ nhớ DDR5 đầu tiên trước khi tiêu chuẩn bộ nhớ mới này xuất hiện trên các nền tảng khác.

Còn các nhà sản xuất vi xử lý thì sao? Đối với Intel, CPU dòng Sapphire Rapids sẽ hỗ trợ DDR5. Đối với AMD, bộ xử lý EPYC thế hệ thứ tư sắp tới của họ cũng sẽ hỗ trợ tiêu chuẩn bộ nhớ mới này.

Cùng xem tiếp loạt bài mới nhất tại phongcachxanhnews về RAM DDR5 nhé.