PC266, DDR266 oder einfach nur DDR-SDRAM, gemeint ist dabei immer der Nachfolger des erfolgreichen PC133-Speichers. DDR-SDRAM basiert auf SDRAM, nutzt aber beide Taktflanken zur Datenübertragung. Dadurch verdoppelt sich der Datendurchsatz des Speichers.
Die Vorteile des DDR-Speichers liegen auf der Hand: Die Technik ist nicht komplett neu wie bei Rambus. Speicher und Module lassen sich einfach fertigen und die Mainboards benötigen nur eine geringe Anpassung. Und weil DDR-SDRAM billig und schnell ist sowie keine Lizenzgebühren kostet, findet es zudem eine breite Industrieunterstützung. Der Erfolg von DDR ist damit schon fast sicher, auch wenn das Intel - als Marktführer bei Prozessoren und Chipsätzen für Mainboards - nicht passt.
Die Vorreiterrolle für PC266 übernimmt wie schon bei PC133 VIA. Auf dem DDR266-Event während der Computex 2000 philosophierten AMD, Samsung, Hyundai, Micron, Infineon, S3, Transmeta, AMI und natürlich VIA über die Vorteile von DDR-SDRAM und waren einvernehmlich von der Akzeptanz des neuen Speichers überzeugt. Zwei haben bei diesem Event kaum verwunderlich gefehlt: Intel und die Firma Rambus.
VIAs Vorreiterrolle
Intel hat 1999 durch seine Konzentration auf Rambus-Speicher VIA den Weg zum Erfolg mit SDRAM geebnet. Der taiwanesische Chipsatzhersteller hat das Potenzial von SDRAM erkannt und ist als Initiator des PC133-Standards aufgetreten. PC133-Speicher verkauft sich so gut wie nie. Auch Intel hat nach langem Sträuben und ohne großen Wirbel PC133 schließlich unterstützt. Seit Mitte Juni 2000 ist mit dem i815-Chipsatz das erste PC133-Produkt von Intel auf dem Markt.
Das gleiche kann jetzt leicht wieder mit PC266-Speicher passieren: VIA hat die Gunst der Stunde genutzt und schmiedet als "DDR-Anführer" fleißig Allianzen mit allen großen Speicherherstellern. Intel steht "offiziell" zu seinem Vorhaben, RDRAM als Standard-Speicher im Markt zu manifestieren.
Nur: Gerüchte geistern schon wieder durch die Branche, dass wohl auch Intel im Geheimen an der DDR-SDRAM-Unterstützung künftiger Chipsätze arbeitet. Auf der Computex wurden diese Gerüchte gegenüber tecChannel.de bei vielen Mainboard-Herstellern auch bestätigt. Nach letzten Meldungen soll der 2001 erwartete Tulloch-Chipsatz für den Pentium-4-Nachfolger mit DDR-SDRAM-Unterstützung aufwarten.
Für die These von Intels künftiger DDR-SDRAM-Unterstützung spricht noch eine weitere Tatsache: Intel arbeitet zusammen mit fünf großen DRAM-Herstellern an einem neuen Speicherkonzept für die Zukunft - ohne Rambus. Die für 2004 vorgesehene DRAM-Technologie soll den Namen DDR-2 erhalten und ist der Nachfolger der aktuellen DDR-SDRAMs. Warum sollte Intel bis dahin also nicht DDR-Technik einsetzen und Erfahrungen damit sammeln?
Intels Pannenserie
Eigentlich lief es das letzte Jahr bestens für Intels Erzrivalen VIA. Das Rambus-Dilemma brachte Intel gehörig ins Schwanken. Erst verzögerte sich die Einführung des 820-Chipsets durch Stabilitätsprobleme bei Vollbestückung mit drei RIMM. Folge: Einen Tag vor dem geplanten Chipset-Launch wurde eine Verzögerung auf unbestimmte Zeit bekannt gegeben. Bereits produzierte und verkaufsfertige Mainboards wurden zu Sondermüll. Das eigentliche Problem von verrauschten Signalen bekam Intel aber nicht in den Griff, vielmehr reduzierte der Chip-Hersteller einfach die Anzahl der möglichen RIMM-Module auf zwei Stück. Endlich auf dem Markt, schreckten horrende Preise für den Rambus-Speicher sowohl Hersteller als auch Käufer ab. Wer will schon 2000 Mark für 128 MByte ausgeben?
Neue Technologien verlangen zwar bei Markteinführung immer ihren Preis. Im Falle RDRAM ist er allerdings nicht gerechtfertigt, weil die Performance deutlich hinter den Erwartungen zurückbleibt. Durch die hohe Latenzzeit von RDRAM ist der Speicher vor allem bei verstreuten Speicherzugriffen sogar langsamer als PC133-Speicher.
Das blinde Vertrauen in die Qualität von Intel-Produkten hat durch die diversen Rückrufaktionen gehörig gelitten. Der bislang letzte Rückschlag ist für die andauernde Pannenserie bezeichnend: Der MTH für den i820-Chipsatz muss wegen Stabilitätsproblemen aus dem Verkehr gezogen werden. Die Umtauschaktion kostet Intel einen tiefen Griff in die Tasche.
Lizenzkrieg
Ein von Anfang an kritisiertes Manko bei Verwendung der Rambus-Technik sind die zu entrichtenden Lizenzgebühren. Viele Speicher- und Modulhersteller distanzierten sich deswegen von RDRAM, weil sie sich nicht durch Knebelverträge mit Rambus zur Produktion bestimmter Mengen und auf bestimmte Zeit verpflichten lassen wollten.
Auf den neuen PC266-Speicher stürzen sich dagegen die Hersteller. Jeder kann DDR-SDRAM ohne Knebelverträge und Produktionszwänge herstellen - soweit zumindest die weitläufige Meinung. Denn auf viele SDRAM- und DDR-SDRAM-Techniken sind weltweite Patente angemeldet, und zwar ironischerweise von der Firma Rambus.
Rambus hat seit ihrer Gründung 1990 fast 100 Patente in der Speichertechnik angemeldet und verklagt seit Monaten die großen Speicherhersteller wegen Patentsverletzungen. Neben Toshiba hat sich jetzt auch Hitachi nach einem Rechtsstreit mit Rambus zur Zahlung von Lizenzgebühren verpflichtet. Über deren Höhe schweigen sich alle Parteien aus.
Animiert durch die gerichtlichen Erfolge von Rambus versucht nun ein weiteres Unternehmen, die DRAM-Industrie zu schröpfen: Mosaid Technologies hält Rechte an DRAM-Core-Technologien. So hat es Anfang Juli wieder Hitachi getroffen, die mit Mosaid jetzt ein Lizenzabkommen geschlossen haben.
Wenn der gerichtliche Siegeszug von Rambus und jetzt auch Mosaid so weitergeht und bald die komplette DRAM-Industrie zahlen muss, steht wohl bald eine Preiserhöhung bei SDRAMs und DDR-SDRAMs ins Haus.
Um Geldmangel muss sich Rambus in den nächsten Jahren keine Sorgen machen. Vor allem auch, weil man mit Sony noch einen Großabnehmer der sonst unbeliebten Rambus-Technik hat: Die Playstation 2 nutzt RDRAM.
Vorteil DDR-SDRAM
DDR-SDRAM hat gegenüber Rambus-Speicher einen großen Vorteil: Es ist eine evolutionäre Technik, die auf Standard-SDRAM basiert und vereinfacht gesagt nur beide Taktflanken zur Datenübertragung verwendet. PC133-SDRAM arbeitet auf dem Speicherbus mit 133 MHz Taktfrequenz. Sie wird bei PC266-DDR-SDRAM beibehalten. Durch Nutzung beider Flanken spricht man - fälschlicherweise - von 266 MHz Taktfrequenz.
Obwohl das Timing eines DDR-Speicherbusses empfindlicher ist als bei einem SDR-Bus, muss das Leiterbahn-Layout eines Mainboards nicht völlig neu designed werden. Es genügen weiterhin Mainboard-Platinen in 4-Layer-Technik. Für die Mainboard-Hersteller ein großer Vorteil, weil vorhandene Fertigungsstraßen nur geringfügig anzupassen sind und neue Boards sich weiterhin kostengünstig produzieren lassen. Eine Integration von PC266 in bestehende Mainboard-Layouts ist somit relativ einfach.
Gleiches gilt für die Speichermodule: DDR-SDRAM verwendet ebenso DIMM-Platinen mit den gleich Abmessungen wie bei SDRAM. Erhöht hat sich jedoch die Pin-Anzahl von 168 auf 184. Die neuen Anschlüsse sind für zusätzliche Steuersignale notwendig. Die Referenz-Designs und Spezifikationen für DDR-SDRAM-Module stehen bei AMI und der JEDEC frei zur Verfügung.
Den Vorteil der evolutionären Weiterentwicklung hatte Rambus-Speicher nicht. Und hierin liegt das Hauptproblem von Rambus. Um entsprechende Datentransferraten zu erreichen arbeitet RDRAM mit einer Datenbreite von nur 16 Bit und einer sehr hohen Frequenz. Ein komplettes neues Mainboard- und Speichermodul-Design war nötig. Das Laufzeitverhalten der Signale bei Taktfrequenzen von 800 MHz (beide Taktflanken) ist extrem kritisch. So beherrschen auch nur wenige Hersteller die Fertigung von RIMM-Platinen, bei denen höchste Präzision von Nöten ist.
DDR-SDRAM im Detail
DDR-SDRAM basiert in seiner Core-Technologie auf normalem SDRAM und nutzt intern vier unabhängige Bänke. Durch den Datentransfer bei beiden Flanken des Taktsignals sind Laufzeitverzögerungen sehr kritisch. DDR-SDRAM verwendet deshalb für die Synchronisierung des Datentransfers nicht nur den normalen Systemtakt, sondern ein zusätzliches bidirektionales Strobe-Signal DQS. Das parallel zu den Daten laufende Signal dient dem Chipsatz und dem Speicher als Referenz für die Gültigkeit der Daten auf dem Bus. Der grundlegende Nutzen von DQS ist, dass damit Highspeed-Datentransfers möglich werden. Dies geschieht durch die Reduzierung von Zugriffszeit. Außerdem ist durch das Strobe-Signal ein leichtes Abdriften des Bustaktes zwischen Chipsatz und Speicher unproblematisch.
Um das exakte Timing zwischen Daten-Strobe-Signal DQS und Daten zu ermöglichen, müssen die Anschlüsse die gleichen physikalischen Bedingungen wie Leiterbahnlänge und -kapazität vorfinden. Änderungen der Übertragungsparameter durch Temperatur- oder Spannungsschwankungen wirken sich auf DQS und die Daten gleichermaßen aus. Damit ist sichergestellt, dass es während eines Datentransfers zwischen Chipsatz und Speicher keine Timing-Probleme gibt. Ein stabiler Highspeed-Betrieb ist durch diese Zusatzkontrolle sicherer als durch die Synchronisation mit dem globalen Systemtakt.
Bei einem Lesebefehl generiert und steuert das DDR-SDRAM das bidirektionale Strobe-Signal und zeigt dem Chipsatz mit der steigenden und fallenden Flanke die gültigen Daten an. Umgekehrt verhält es sich bei einem Schreibvorgang. Jetzt generiert und steuert der Chipsatz das Strobe-Signal und zeigt damit dem Speicher die Gültigkeit der einzulesenden Daten mit beiden Flanken an.
Geringer Leistungsverbrauch
Künftige Mainboards für PC266 benötigen für den Speicher einen zusätzlichen Spannungsregler. Gegenüber den 3,3 V bei SDRAM setzt DDR-Speicher auf eine Versorgungsspannung von nur 2,5 V. Damit folgt DDR dem allgemeinen Trend zu niedrigeren Betriebsspannungen und somit geringerem Leistungsverbrauch.
Neben der geringeren Versorgungsspannung kommen DDR-SDRAMs mit 20 Prozent kleineren Kapazitäten der Speicherkondensatoren in den DRAM-Zellen aus. Durch beide Maßnahmen reduziert sich der Leistungsbedarf von PC266-Speicher im Idealfall auf die Hälfte von PC133-SDRAMs. Gerade für Notebooks ist DDR-SDRAM somit eine höchst interessante Speichertechnik, um die Akkulaufzeiten zu erhöhen.
Speichertyp | SDRAM | DDR-SDRAM | RDRAM |
|---|---|---|---|
| |||
Spannungsversorgung | 3,3 V | 2,5 V | 2,5 V |
DRAM Core | Parallel Interface | Parallel Interface | Protokoll |
I/O Interface | LVTTL | SSTL | Rambus |
Bank Konfiguration | 4 Bänke | 4 Bänke | 16 Bänke |
Bit Organisation | x4/x8/x16 | x4/x8/x16 | x16/x18 |
IC-Gehäuse | 54-Pin TSOP | 66-Pin TSOP | 74-Pin CSP |
RDRAMs besitzen zwar ebenfalls eine niedrige Versorgungsspannung von 2,5 V. Intel hat seine Rambus-Pläne für Mobile-Chipsätze aber schon frühzeitig fallen lassen. Der unter dem Codenamen Greendale entwickelte Notebook-Chipsatz von Intel kam wegen technischer Probleme nie zum Einsatz. Neben thermischen Schwierigkeiten machten die bei RDRAM verwendeten hohen Frequenzen Probleme. Bedingt durch die hohe Packungsdichte war die störende Einkopplung in benachbarte Komponenten zu hoch. Hinzu kamen noch die hohen Kosten für RDRAM-Speicher.
Performance
DDR-Speichermodule wird es zum Start als PC200- und PC266-Version geben. Die Zahlenangabe in der Bezeichnung bezieht sich dabei auf die effektive Taktfrequenz des Speichers. Mit den tatsächlichen Bustaktfrequenzen von 100 und 133 MHz erhöht sich die Bandbreite von DDR-SDRAM somit auf maximal 1,6 beziehungsweise 2,1 GByte/s. DIMMs mit DDR-Speicher erhalten auf ihre Bandbreite bezogen auch die Bezeichnungen PC1600 und PC2100. Die Module sind wie PC100/PC133 mit einer Datenbreite von 64 Bit organisiert (266 MHz x 64 Bit = 2,128 GByte/s).
Speicher | PC133 | PC200 | PC266 | RDRAM-800 |
|---|---|---|---|---|
| ||||
Realer Takt (MHz) | 133 | 100 | 133 | 400 |
Effektiver Takt (MHz) | 133 | 200 | 266 | 800 |
Datenbreite (Bit) | 64 | 64 | 64 | 16 |
Bandbreite (GByte/s) | 1,06 | 1,6 | 2,1 | 1,6 |
Auf der Computex 2000 nannten Mainboardhersteller im Gespräch mit tecChannel.de erste Zahlen über den realen Geschwindigkeitszuwachs. Gegenüber einem PC133-System ist mit PC266 ein Plus von zirka 10 Prozent in der Gesamt-Performance zu sehen. In einzelnen Applikationen mit hohem Speicherbedarf, sowie beim Auslagern von großen Texturen bei AGP-Grafikkarten, sind bis zu 30 Prozent Mehrleistung möglich..
PC266 schlägt damit auch Systeme, die mit Rambus-Speicher ausgestattet sind. Beim Test im tecChannel-Labor konnte sich RDRAM nur knapp gegenüber PC133-Speicher behaupten. Wegen der hohen Latenzzeit fällt RDRAM bei wahlfreien Speicherzugriffen teilweise sogar hinter PC133 zurück. Nur beim Transfer von großen zusammenhängenden Speicherbereichen kommt die Stärke von RDRAM zum Tragen.
Chipsets für DDR-SDRAM
DDR-Chipsätze wird es sowohl für Pentium-III als auch AMD Athlon/Duron-Systeme geben. VIA, AMD und ALi haben entsprechende Produkte angekündigt. Vorteil der DDR-Technologie ist, dass die Chipsätze sowohl SDR- als auch DDR-SDRAM unterstützen können. Es sind in Zukunft also keine speziellen Chipsätze für PC133 und PC266 nötig. Der Umweg über einen MTH entfällt ebenso.
ALi
Die Acer Laboratories haben auf der Computex 2000 ihren ersten DDR-Chipsatz vorgestellt. Der ALi M1647 unterstützt AMD-Prozessoren für den Slot A sowie für den neuen Steckplatz Socket A. Der im 528-Ball-BGA-Gehäuse produzierte Chipsatz kann insgesamt 1,5 GByte Arbeitsspeicher verwalten: Wahlweise EDO, PC100/133-SDRAM sowie PC200/266-DDR-SDRAM. Der ALi M1647 soll im September diesen Jahres auf den Markt kommen. Die Variante M1646 mit integrierter Grafik von Trident soll im ersten Quartal 2001 folgen.
AMD
AMD wird im Laufe des dritten Quartals 2000 den AMD-760 vorstellen. Der Nachfolger des bekannten Irongate-Chipsatzes AMD-750 unterstützt bis zu vier PC1600- oder PC2100-DIMMs. Der FSB-Takt des AMD-760 beträgt 200 und 266 MHz. AGP 4x sowie Ultra-ATA/100 sind ebenfalls implementiert. Mit dem AMD-760MP soll gleichzeitig noch ein Multiprozessor-Chipsatz für zwei Athlons auf den Markt kommen.
VIA
Anders als AMD und ALi bringt VIA zuerst einen DDR-Chipsatz für Pentium-Prozessoren heraus. Der Apollo Pro2000 P6-DDR unterstützt bis zu drei ungepufferte DDR-Module. Beim Einsatz von Registered DIMMs sind vier PC1600/2100-Module mit einer Gesamtkapazität von 4 GByte möglich. Support für PC133 ist ebenfalls gegeben. VIAs Apollo Pro2000 P6-DDR wird noch in diesem Quartal in geringen Stückzahlen ausgeliefert. Im Lauf des vierten Quartals 2000 soll die Massenproduktion starten.
Für AMD-Prozessoren sieht VIA den Apollo Pro2000 K7-DDR vor. Der Chipsatz entspricht von den Features dem Apollo Pro2000 P6-DDR und soll ebenfalls noch in diesem Jahr erhältlich sein. Anfang 2001 erscheinen VIAs DDR-Chipsätze dann in Versionen mit integrierter Grafik von S3.
Preise und Verfügbarkeit
Das A und O für den Erfolg einer neuen Speicher-Technologie ist der Preis, so der Tenor vieler Mainboard-Hersteller. Dass diese These zutrifft, sieht man an Rambus-Speicher: RIMMs sind nach bald einjähriger Marktpräsenz noch zu teuer und Mainboards mit 820er-Chipsätzen Ladenhüter.
DDR-Speicher soll dagegen nur geringfügig teurer sein als SDRAM. Laut Micron ist bei einem DDR-Speichermodul lediglich von einem Preisaufschlag von 3 Prozent gegenüber einem SDRAM-DIMM auszugehen. Etwas vorsichtiger sehen die Mainboard-Hersteller die anstehenden DDR-Speicherpreise: 5 - 10 Prozent Aufschlag wurden gegenüber tecChannel.de genannt.
SDRAM | DDR-SDRAM | RDRAM | |
|---|---|---|---|
Quelle: Semico Research Corp. | |||
1999 | 16,70 | 20,21 | 37,38 |
2000 | 11,60 | 12,18 | 22,53 |
2001 | 10,15 | 10,45 | 15,23 |
2002 | 6,29 | 6,36 | 8,50 |
2003 | 6,30 | 6,36 | 7,88 |
2004 | 5,88 | 5,94 | 7,36 |
Bei der Mainboard-Produktion fallen für die DDR-Integration zirka sechs US-Dollar für zusätzliche Komponenten an: Spannungsregler, Terminierungswiderstände sowie Entkopplungskondensatoren. Die ersten Mainboards mit DDR-Chipsatz liegen voraussichtlich ab Oktober bei den Händlern im Regal. Bis dahin sind auch die Chipsätze von AMD, ALi und VIA in ausreichenden Mengen verfügbar.
Fazit
Hohe Performance und ein geringer Preis werden PC266 schnell zum Durchbruch verhelfen. Diese Kombination kann Rambus-Speicher immer noch nicht bieten, selbst Intel befasst sich inzwischen mit Speicheralternativen zu Rambus. Die Gerüchte verdichten sich, dass Intel nächstes Jahr DDR-Speicher unterstützen wird. Für das 2004 erwartete DDR-2 übernimmt Intel schon jetzt eine führende Entwicklerrolle.
Chipsatz-Support ist dem DDR-Speicher vom Start weg garantiert: VIA, AMD und ALi haben ihre Produkte noch für dieses Quartal angekündigt. Die Massenproduktion bei den Speicherherstellern beginnt ebenfalls im Laufe der nächsten Monate.
Wenn im Herbst die ersten PC266-Systeme zu den propagierten günstigen Preisen auf den Markt kommen, sieht es um die Zukunft von Rambus-Speicher wohl schlecht aus. Dass die Firma Rambus dagegen pleite geht, ist nicht zu befürchten. Nach Patentrechtsprozessen zu verschiedenen DDR- und SDRAM-Techniken müssen bereits Toshiba und Hitachi Lizenzgebühren an Rambus entrichten. Weitere Speicherhersteller werden demnächst folgen. Dadurch werden in den nächsten Monaten die DRAM-Preise weiter anziehen. (cvi)