Next Gen Memory: So soll der Speicher der nahen Zukunft aussehen

Egal ob im Smartphone, im Spielerechner oder im Cloud-Server im Datacenter: Überall sollen neue Speichertechnologien für eine höhere Effizienz und Leistung sorgen. Dabei treffen unterschiedliche Mentalitäten aufeinander, was der richtige Weg sei - an anderer Stelle wiederum ziehen alle Hersteller an einem Strang. Auf der Hot Chips 28 in Cupertino sprachen die weltweit größten Speicherproduzenten Samsung, Micron und SK Hynix über das, was in den kommenden ein bis zwei Jahren erscheinen wird.

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DDR5, GDDR6 und LPDDR5 befinden sich in der Entwicklung. (Bild: Micron)

Einig sind sich die drei beim Thema DDR5: Der neue Standard folgt auf DDR4-Speicher, der mittlerweile zumindest bei Intel für die meisten Prozessoren verwendet wird und mit der Kaby-Lake-Generation auch in Ultrabooks anstelle von DDR3 zum Einsatz kommt. AMD setzt für 2017 bei Summit Ridge und Raven Ridge für den Sockel AM4 ebenfalls auf DDR4-Speicher.

Der DDR4-Nachfolger dürfte 2019 oder eher 2020 in die Serienfertigung starten und soll bis zu 32 GBit pro Speicherbaustein bei einer Datenrate von bis zu 6,4 Gbps bei niedrigen 1,1 Volt Spannung und einen 16n-Prefetch aufweisen. Die ersten Module erreichen laut Thomas Pawlowski, Chief Technologist für neue Speicherkonzepte bei Micron, aber nur 3,2 Gbps und damit so viel wie DDR4 schon heute. Schnellere Module entsprechen nicht den Spezifikationen des Speichergremiums Jedec, sondern laufen außerhalb davon.

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Hybrid Memory Cubes weisen viele Funktionen auf, die HBM nicht bietet - und nicht braucht. (Bild: Micron)

Ausführlicher äußerte sich Pawlowski zu den Hybrid Memory Cubes, die anders als High Bandwidth Memory bisher exklusiv von Micron hergestellt werden. Einen direkten Vergleich beider Technologien lehnte er ab, da er keinen kleinen Kindern ihre Süßigkeiten wegnehmen wolle. Später folgte seitens SK Hynix die Erwiderung, dass HBM anders als HMCs längst in vielen Marktsegmenten eingesetzt werde und von der Jedec standardisiert sei, das kleine Kind dem großen also inklusive Süßigkeiten davonrenne.

Die zweite Generation der Hybrid Memory Cubes befinde sich in der Serienproduktion und soll abseits einer höheren Datenrate vor allem durch Atomic-Operationen an Geschwindigkeit zulegen. Die Speicherstapel sind mit RAS-Funktionen (Reliability, Availability & Serviceability) wie einer internen Fehlerkorrektur und einer Link Protection ausgestattet, weshalb HMC für das Enterprise-Segment interessant ist. Intel setzt etwa bei den Beschleunigerkarten vom Typ Knights Mill erneut auf Hybrid Memory Cubes.

Samsung und SK Hynix hingegen sprachen über High Bandwidth Memory, der in Zukunft günstiger und schneller werden solle: Die nächste Ausbaustufe soll pro Speicherstapel über 512 statt bis zu 256 GByte pro Sekunde übertragen und die Kapazität steige auf mehr als 16 GByte pro Stack. Um die Kosten zu senken, denkt Samsung über eine Low-Cost-Variante von High Bandwidth Memory nach. Neben Ideen wie einer halbierten Busbreite und weniger Durchkontaktierungen sei auch High Bandwidth Memory ohne das Buffer-Die denkbar.

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HBM soll künftig günstiger werden, etwa durch einen halbierten Bus. (Bild: Samsung)

Da High Bandwidth Memory aufgrund des Preises bisher einzig bei FPGAs und Grafikkarten (Fury X und Tesla P100) verwendet wird, soll GDDR6 der nächste Standard für Mittel- und Oberklassemodelle werden. Während GDDR5X theoretisch bis zu 14 Gbps erreicht und derzeit nur mit 10 Gbps verfügbar ist, soll GDDR6 bis zu 16 Gbps schaffen - allerdings bei 1,35 statt 1,2 Volt. Für Grafikeinheiten in Mobile-SoCs ist LPDDR5 spannend: Dieser Speicher soll verglichen mit LPDDR4(X) bis zu 6.400 statt 4.266 Mbps liefern.

Bei einem ganzen Vormittag über kommende Speichertechnologien darf der sogenannte Storage Class Memory nicht fehlen: Im Falle von Micron (und Intel) ist das 3D Xpoint, darauf basierende Produkte werden als QuantX verkauft. Die Ankündigung war bereits im Spätsommer 2015 erfolgt, was Pawlowski für zu früh hält, da die Serienproduktion Ende 2016 starten solle.