Новая эра оперативной памяти: как CUDIMM и CAMM2 меняют правила игры

Оперативная память — один из ключевых компонентов любого компьютера. От ее объема и скорости во многом зависит производительность системы в целом. На протяжении последних десятилетий форматы оперативной памяти для персональных компьютеров и ноутбуков оставались практически неизменными — это были модули DIMM и SO-DIMM. Но технологии не стоят на месте, и на рынке появляются новые решения, призванные вывести быстродействие ОЗУ на новый уровень.

Речь идет о форматах CAMM2 и CUDIMM, которые обещают существенно повысить тактовые частоты памяти и сделать ее более стабильной.

В этой статье мы подробно разберем особенности новых стандартов и попробуем спрогнозировать их влияние на развитие индустрии.

Главная причина появления CAMM2 и CUDIMM — это стремление производителей и разработчиков повысить тактовые частоты оперативной памяти. Дело в том, что по мере роста частот модули памяти сталкиваются с целым рядом ограничений, связанных с особенностями их конструкции и способом взаимодействия с другими компонентами ПК.

Одна из ключевых проблем — это передача тактового сигнала от контроллера памяти, который расположен в процессоре, до микросхем памяти на модуле. Чем выше частота, тем сложнее обеспечить целостность и стабильность сигнала, особенно при наличии длинных дорожек на печатной плате. В результате на высоких частотах появляются различные искажения и помехи, что приводит к нестабильности работы памяти и сбоям.

Кроме того, традиционные модули DIMM и SO-DIMM имеют ограниченные возможности по масштабированию — то есть увеличению количества микросхем на одной плате. Как правило, на модуле располагается не более 16-ти чипов, что ограничивает максимальный объем планки для памяти DDR5. А при попытке увеличить количество чипов возникают проблемы с перекрестными помехами и рассинхронизацией сигналов, особенно на высоких частотах.

Для решения этих проблем были предложены два новых стандарта — CUDIMM и CAMM2. Несмотря на то, что они преследуют одну и ту же цель, их технические особенности и сценарии использования несколько отличаются.

CUDIMM (Clock Unbuffered DIMM) — это эволюционное развитие привычных модулей DIMM. Главное отличие заключается в наличии на плате специального буфера — тактового генератора (CKD, Clock Driver). Его задача — принимать тактовый сигнал от контроллера памяти процессора, восстанавливать его форму и передавать на микросхемы памяти. Получается этакий усилитель в чем-то схожий по задачам с pci-e ретаймерами.

Кроме того, тактовый генератор может работать в нескольких режимах, подстраиваясь под конкретную конфигурацию системы и качество сигнала. Например, он может генерировать независимые сигналы для каждого внутреннего канала планки памяти или синхронизировать их. А при необходимости CKD можно и вовсе отключить, переведя модуль в режим обычного UDIMM (Unbuffered DIMM).

Такая гибкость обеспечивает хорошую совместимость модулей CUDIMM с уже существующими системами и платформами. По сути, их можно устанавливать в те же слоты DIMM, что и обычные планки. А за счет более стабильного тактового сигнала можно рассчитывать на освоение частот в 10 ГГц и выше для памяти DDR5. А вот для DDR4 формат CUDIMM не предусмотрен..

Примечательно, что идея разгрузки контроллера тактового сигнала памяти не нова. Ранее для серверов и рабочих станций уже применялись модули RDIMM (Registered DIMM) и LRDIMM (Load Reduced DIMM), в которых также присутствовал отдельный чип-регистр. Он брал на себя функции буферизации не только тактового сигнала, но и команд и адресации. Это позволяло строить конфигурации с большим количеством планок памяти на канал.

Модули CUDIMM можно назвать сильно упрощенной, а главное весьма дешевой альтернативой LRDIMM, оптимизированной для массовых платформ. Тактовый генератор CKD имеет небольшое количество контактов и проще в производстве, чем регистровый чип. При этом он сохраняет ключевое преимущество — возможность передавать тактовый сигнал на большие расстояния без существенных искажений.

Модули CUDIMM — это не единственное новое решение, призванное повысить потолок частот оперативной памяти. Параллельно с ним развивается еще один стандарт — CAMM (Compression Attached Memory Module). Его главным инициатором и пропагандистом является компания Dell, которая внедрила CAMM первого поколения в своих рабочих станциях Precision для замены модулей SO-DIMM.

В отличие от CUDIMM, CAMM предлагает кардинальное изменение конструкции модулей памяти. Это достаточно компактная печатная плата с чипами памяти, которая вставляется в специальный низкопрофильный слот на системной плате. Фиксация модуля осуществляется не защелками с торцов, а прижимной планкой сверху. Это позволяет разместить чипы памяти максимально близко друг к другу и к контроллеру, что положительно сказывается на целостности сигналов.

За счет отказа от стандартного форм-фактора DIMM, в модулях CAMM также удалось реализовать дополнительные каналы питания для стабильной работы на высоких частотах. В то же время разъем CAMM имеет меньшее количество контактов, чем разъемы DIMM и SO-DIMM, что упрощает разводку системной платы.

На данный момент известно о двух поколениях CAMM. Первое было предложено Dell в 2021 году и поддерживало память DDR5 в конфигурации до 128 ГБ на модуль. Теоретически это позволяло создавать системы с 2 ТБ оперативной памяти, правда на практике такие конфигурации пока недоступны.

Второе поколение CAMM2, также известное как LPCAMM (Low Profile CAMM), было стандартизировано JEDEC в 2023 году. Как и модули CUDIMM, оно предусматривает наличие тактового буфера CKD для достижения более высоких частот. При этом CAMM2 имеет две версии по высоте — 3,7 мм и 4,2 мм, чтобы обеспечить установку чипов памяти в два слоя. Максимальный заявленный объем достигает 256 ГБ на планку.

Главное преимущество CAMM2 перед CUDIMM — это возможность дальнейшего масштабирования по емкости и количеству чипов на модуль. Но у этого формата есть и существенный недостаток — отсутствие обратной совместимости с системами, рассчитанными на модули DIMM и SO-DIMM. То есть для перехода на CAMM2 производителям придется внедрять новые разъемы на своих платах, а пользователям — менять не только память, но и саму платформу.

Модули CUDIMM и CAMM2 ориентированы на достижение максимальной производительности подсистемы памяти. Но при этом у них несколько разные сценарии использования и целевые аудитории.

CUDIMM, по сути, являются прямыми наследниками привычных модулей UDIMM. Они будут востребованы прежде всего в высокопроизводительных игровых системах и рабочих станциях, где важны не только высокие частоты памяти, но и совместимость с уже существующими платформами. За счет улучшенного тактового сигнала CUDIMM смогут предложить дополнительный разгонный потенциал для энтузиастов и оверклокеров.

При этом ожидать полного вытеснения обычных модулей UDIMM не стоит. Последние наверняка сохранят лидерство в массовом сегменте, особенно с учетом более низкой цены. А вот CUDIMM будут нишевым решением для топовых конфигураций.

Что касается формата CAMM2, то он в первую очередь нацелен на компактные и мобильные системы, где критически важны габариты и энергоэффективность. Первыми потребителями станут игровые ноутбуки и мобильные рабочие станции.

Не исключено появление CAMM2 и в малоформатных настольных ПК вроде неттопов и мини-ПК.

В перспективе модули CAMM2 могут потеснить привычные SO-DIMM, особенно в топовых конфигурациях ноутбуков. Этому будет способствовать более плотная компоновка и поддержка тактового буфера для высоких частот. Но учитывая инерцию рынка и более высокую цену, этот процесс вряд ли будет быстрым.

Еще одной потенциальной нишей для CAMM2 являются серверы и системы хранения данных. За счет высокой плотности компоновки этот формат позволит создавать решения с большим объемом памяти в ограниченном пространстве. Но пока о планах внедрения CAMM2 в серверном сегменте не сообщалось.

Для ноутбуков только CAMM2? Нет. Как и для настольных система - для компактных предложен стандарт CSODIMM, так-же обратно-совместимый с текущим SODIMM и несущий на себе дополнительный чип CKD

Появление форматов CUDIMM и CAMM2 — важный этап в развитии подсистемы оперативной памяти. Они призваны решить проблемы роста частот и приблизить тактовые частоты съемных модулей к тем, что доступны для распаянной памяти LPDDR, используемой в смартфонах и встраиваемых системах.

За счет более стабильного тактового сигнала и лучшей целостности данных, CUDIMM и CAMM2 смогут уверенно пройти отметку в 10 ГГц и выйти в район 12-14 ГГц для памяти стандарта DDR5. Такие частоты ранее были недоступны для съемных модулей и открывают новые горизонты производительности.

При этом стоит отметить, что оба новых формата не отменяют, а дополняют существующие стандарты DIMM и SO-DIMM. Последние наверняка сохранят лидерство в массовом сегменте еще не один год. Тем более что обычные модули постепенно наращивают частоты и осваивают отметки 6-8 ГГц.

Внедрение CUDIMM и CAMM2 будет постепенным и затронет в первую очередь высокопроизводительные системы. Массового перехода на них в ближайшей перспективе ожидать не стоит, во многом из-за более высокой стоимости относительно привычных UDIMM. Но с освоением новых техпроцессов и ростом объемов производства цены будут снижаться.

Кроме того, новые стандарты приобретут актуальность со сменой поколений памяти. Не исключено, что с выходом DDR6 все флагманские платформы получат поддержку CUDIMM и CAMM2 «из коробки». А их основным преимуществом станет возможность достижения частот более 15 ГГц.

Другой фактор, способный ускорить внедрение новых форматов — это поддержка со стороны крупнейших производителей памяти. Если Samsung, SK Hynix, Micron и другие компании массово выпустят соответствующие продукты, а Intel и AMD реализуют поддержку на аппаратном уровне, темпы перехода на CUDIMM и CAMM2 существенно возрастут. Пока же новинки представлены преимущественно модулями малоизвестных брендов.

Подводя итог, можно сказать, что форматы CUDIMM и CAMM2 — это важный шаг на пути развития подсистемы памяти в персональных компьютерах. Они призваны решить проблемы роста частот и вывести быстродействие ОЗУ на качественно новый уровень. За счет более совершенной конструкции печатной платы и наличия выделенного тактового генератора эти модули смогут демонстрировать частоты в 10 ГГц и более.