Diferença entre as memórias DDR3/DDR4 e o que esperar da DDR5

Independente se você utiliza um computador para tarefas simples, como navegação na web, ou tem uma máquina parruda que lida com os games mais recentes e com softwares de edição e modelagem 3D, a memória RAM é um dos componentes chaves que irá ditar o resultado da sua interação com a máquina, já que pouca RAM ou o uso de módulos com uma frequência mais baixa irá interferir diretamente na sua experiência de uso. 

Como disse muito bem Carlos Morimoto, no livro Hardware Manual Completo, “se o processador é o principal componente de cada computador, a memória RAM é a sua principal ferramenta de trabalho”.

Essa “ferramenta de trabalho” que conversa constantemente com o processador é uma memória de armazenamento temporário, atualizável e que lida com as aplicações em execução na sua máquina. Sua principal característica é o fator volátil, isto é, depende diretamente da alimentação elétrica para manter preservada as informações. Quando seu computador é desligado as informações contidas ali são apagadas,liberando espaço para um novo ciclo de armazenamento temporário. A definição do termo RAM já esclarece sua função – Ramdom Access Memory, ou memória de acesso aleatório.

Costumo dizer que a troca de um HD para um SSD é um dos upgrades mais essenciais que um usuário pode adotar em seu computador, mas de nada adiantará promover esse salto na unidade de armazenamento, deixando de lado a unidade mecânica para a de estado sólido, com os benefícios dos chips flash NAND, se a quantidade da RAM for insuficiente para as tarefas que você irá utilizar com aquele computador. 

Vou citar aqui dois exemplos rápidos como a memória RAM é determinante para o resultado final quando falamos de performance. O primeiro exemplo será relacionado aos computadores e o segundo aos smartphones – que não deixam de ser “computadores de bolso”, e que também fazem uso da memória RAM.

Vamos lá. Caso você utilize um computador com uma APU da AMD, isto é, processador que também conta com um chip gráfico integrado, deve saber que ter uma boa quantidade de RAM e com frequências mais altas impacta diretamente na performance, já que o chip gráfico integrado usará parte da RAM como VRAM (memória de vídeo). 

No caso dos smartphones, um modelo com mais RAM representa uma maior capacidade de aumentar o número de aplicativos que podem ser mantidos em execução ao mesmo tempo. Essa regra vale com mais peso nos aparelhos Android, já que é um ecossistema sem um padrão específico de especificações, diferentemente da Apple, que controla tanto o sistema quanto o hardware, e, evidentemente, a otimização.

Independente da quantidade e frequência da RAM do seu computador ou smartphone o padrão em termos de tecnologia será o DDR, um aprimoramento em relação ao SDR.

Assim como as SDRAM, bem populares na década de 90, as atuais DDR utilizam no desktop o módulo no formato DIMM e SO-DIMM no notebook, que significa Dual in-Line (módulos de memória com dupla fileira), este nome foi atribuído por sua composição física, um módulo retangular com chips e “dentes” metálicos em ambos os lados da parte inferior.

Os módulos SDRAM conseguem realizar apenas uma transferência de dados – leitura e escrita – por ciclo de clock, No caso das DDR, dobramos a característica principal das SDRAM, um módulo DIMM DDR SDRAMM consegue transferir dados duas vezes a cada ciclo de clock. DDR vem de Double Data Rate – taxa de transferência dobrada. 

O primeiro módulo DDR SDRAM foi desenvolvido pela Samsung. Apresentado pela companhia em 1998. Este módulo tinha 128 Mb. A gigante sul-coreana é uma referência no desenvolvimento de memórias, liderando nas evoluções de geração das memórias DDR.

Para entender melhor esse fato do clock ser dobrado nas memórias DDR vamos dar uma olhada na descrição de uma memória RAM no software CPU-Z.

Na seção Memory é listado a frequência da memória instalada no computador. Repare que o módulo é do tipo DDR4 e a frequência mostrada é 1197 MHz, mas como os módulos DDR utilizam esse fator da dobra, a frequência deve ser considerada de forma dobrada, indicando que estamos diante de um módulo de 2400 MHz. Essa diferença é conhecida como clock real (no caso desse módulo é 1197 MHz) e o clock efetivo (2400 MHz).

Ao longo da evolução dos módulos DDR tivemos mudanças em suas características técnicas e termos comerciais para facilitar a identificação. Neste artigo irei me abster de comentar sobre DDR, DDR2, que já estão completamente obsoletas no mercado, a DDR3 também pode ser considerada assim, mas como anda é muito utilizada, irei comentar sobre ela, além é claro, da DDR4 e das futuras DDR5, que ainda chegarão ao mercado. 

DDR3

Um dos padrões de memória mais utilizados nos computadores ainda hoje é o DDR3, anunciado pela primeira vez pela Samsung em 2006 (a companhia também viria ser a primeira a apresentar um módulo de 32 GB DDR3, em 2009). Esses módulos DIMM de 240 pinos (240 pinos no módulo SO-DIMM e 214 pinos no módulo micro DIMM) chegaram ao mercado em 2007. Os processadores Core i7 da Intel e o Phenon II da AMD foram os primeiros a oferecer compatibilidade. 

As memórias DDR3 trouxeram diversas melhorias e novidades em relação à geração passada (DDR2). Foi nessa geração que os perfis XMP foram introduzidos. Perfil XMP é uma forma que automatiza o processo de overclock, alterando pela BIOS a frequência que a memória RAM irá operar, cada perfil XMP tem um preset de frequência que a RAM irá operar. 

Exemplo, no kit de memórias DDR4 Predator RGB da HyperX que analisamos no ano passado, são dois perfis XMP que podem ser escolhidos na BIOS – 2666 MHz e 2933 MHz. Caso você não aplique nenhum dos perfis XMP disponíveis, a memória irá operar de acordo com o padrão definido pela JEDEC, organização responsável pela padronização de dispositivos semicondutores, que no caso dessa memória é 2400 MHz.

Voltando ao DDR3, além dos perfis XMP, essa geração reduziu em 40% o consumo energético em relação aos módulos DDR2, permitindo que a nova geração reduzisse a tensão de alimentação (operando entre 1.5V e 1.65V). A questão da eficiência energética foi uma das bases dessa nova geração, já que além das tensões mais baixas foram introduzidas as funções ASR (Automatic Self-Refresh) e SRT (Self-Refresh Temperature). Essas tecnologias controlam a frequência da memória de acordo com a variação de temperatura.

Os módulos DDR3 são encontrados com clock efetivo entre 800 MHz e 2133 MHz.

DDR4

Passamos agora para a geração que está mais difundida no mercado atualmente, a DDR4, que chegou ao mercado em 2014, primeiramente em modelos com foco no uso corporativo, com módulos com ECC, que são mais caros, já que elas carregam a característica da detecção e correção dos tipos mais comuns de corrupção de dados na memória. Este tipo de memória é altamente recomendado em servidores. Os módulos utilizados no desktop, o DIMM, conta com 288 pinos, enquanto o SO-DIMM tem 256 pinos. Os módulos micro DIMM foram abandonados nessa geração.

Para o usuário final, os módulos sem ECC, também chegaram ao mercado neste mesmo ano, a primeira plataforma a suportar foi a quarta geração Intel Core i (Haswell-E).  Além de uma posição diferente em relação a fenda de encaixe para o módulo no socket, os módulos DDR4 promoveram outra mudança em relação ao aspecto físico da DDR3. A parte inferior do PCB,na área dos pinos, passou a não ser completamente plano, há uma pequena depressão do meio pra frente.

Os módulos dessa tecnologia são os que entregam a menor voltagem de operação (1,2v, alguns módulos operam em 1,35v) de todas as gerações de memória DDR, até então. A frequência de operação também foi ampliada, compensando o aumento na latência, que acontece em cada nova geração. Seguindo o que é especificado pela JEDEC, os módulos DDR4 podem ter versões de 1600 MHz a 4266 MHz. Mas, os fabricantes em determinados modelos, vão além. Esse ano, por exemplo, a Corsair apresentou um novo módulo DDR4 da linha LPX Vengeance que alcança 5000 MHz.

Nesta geração também vimos a adição de algumas funções, como DBI (Data Bus Inversion), CRC (Cyclic Redundancy Check), CRC (Cyclic Redundancy Check) e paridade CA, tecnologias que melhoram a integridade do sinal e a estabilidade no acesso e transmissão de dados.

Um fator curioso que vimos recentemente com as memórias DDR4 foram os módulos comercialmente chamados de Double Capacity, uma gambiarra muito louca, que une duas linhas de chips no mesmo PCB, aumentando sua altura e capacidade. Empresas como ZADAK, Corsair e ADATA apostaram nesse tipo de memória, cada módulo com 32 GB de capacidade, mas a ideia parece que não pegou muito.

DDR5

A próxima geração das memórias DDR ainda está em processo de implementação. Já está marcado para março de 2020 um encontro da JEDEC com membros da Samsung e SK Hynix para discutir as etapas finais do processo, essas duas companhias foram as escolhidas por responderem por mais de 70% do mercado de DRAM. Até o momento o que se sabe é que os módulos DDR5 oferece até o dobro da largura de banda e densidade da DDR4.

Este ano, durante a Solid-State Circuits Conference 2019 (ISSCC), realizado nos EUA em fevereiro, a SK Hynix, apresentou um módulo DDR5 com capacidade de transferência de até 6,400 MHz, e operando com apenas 1,1V. Assim como aconteceu com as gerações anteriores, devido às mudanças na pinagem e a exigência de novos controladores de memória, será preciso realizar um novo upgrade para a DDR5, a aquisição de um novo processador e placa-mãe.

A previsão da SK Hynix é que as vendas de memórias DDR5 representem 25% do total de vendas de DRAM em 2021 e 44% em 2022.

Essa nova geração também terá sua versão para dispositivos móveis, a LPDDR5X, suas especificações já foram finalizadas pela JEDEC. A velocidade dos chips LPDDR5, de acordo com o novo padrão, será de 6400 Mbit / s contra 3200 Mbit / s para o LPDDR4, e sua capacidade variará de 2 a 32 GB.