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初心者にやさしいメモリーの知識・解説−DDR4

本ページは、2014年から発売が始まった、DDR4−SDRAMの解説です。このタイプはパソコンやサーバーで、2014年から使われるようになりました。
(Update 2019.10.05)

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初心者にやさしいメモリーの知識・解説−DDR4

【 本ページと最も関連の深いページ】 :初心者にやさしいメモリーの知識・解説−DDR3

【 DDR4:第4世代DDRメモリー 】

 正式には、DDR4−SDRAMで、これは、ダブル・データ・レート4−同期式DRAM(Double-Data-Rate4 Synchronous Dynamic Random Access Memory)の略です。

 まず、DDR3 とDDR4 は、似ているように見えますが、全く互換性はありませんので、注意しましょう。

パソコンやサーバーでは2014年から、携帯電話(ARM Cortex-A57など)では、2015年から使われているようです。

【PC4-17000(DDR4-2133)対応メモリーの例 】

 DDR3 SDRAM と同様、8ビットのプリフェッチ機能(CPUがデータを必要とする前にメモリから先読みして取り出す機能)を持ち、バンクグループ(注記)という考え方を用いることで、DDR3 の2倍の転送速度を実現しました。

 DDR4世代とDDR3世代では、データ転送速度のほか、電源電圧、終端方式、DIMM形状などが違うほか、DDR4世代では数多くの新しい機能が追加されています。

 その一方でプリフェッチのビット数(8ビット)やDRAMパッケージのフォームファクタなどは変わらないようです。

 まず形状ですが、モジュール全体のピン数がDDR3の240ピンからDDR4では284ピンに増加しました。

 ただ、ピンのピッチをDDR3の1.0mmから、DDR4では0.8mmに詰めたため、モジュールの長さは、DDR3とDDR4ともに133.35mmで変わりません。

そのほかDDR4世代ではモジュール基板の高さがわずかに増えています。

 次に、電源電圧では、2.5Vを別に供給することがDDR4世代での大きな違いです。

 DDR3がコア部1.5V、入出力部1.5Vであったのに対し、DDR4ではコア部1.2V、入出力部1.2Vと下がりました。電源電圧を下げるのは、消費電力の増大を抑えるためです。

 下の表のメモリー規格2種類の名称で、DDR4-XXXX は、メモリチップ規格であり、PC4-YYYYY は、モジュール規格と言われるもので、どちらも使われています。

 メモリチップ規格は、データ転送レート(=動作周波数、2133Mbpsなど)、モジュール規格は、搭載メモリチップの(すなわちメモリモジュールとしての)転送速度(17000MB/sec = 17GB/sなど)を示しています。

メモリー規格 データ転送レート
(Mbps)
帯域幅:データ転送速度
(MB/sec)
1channel当り
バスクロック周波数
Frequency(MHz)
内部セル周波数
Frequency(MHz)
DDR4-4266(PC4-34100) 4266 34100(34.1GB/s) 2132 266
DDR4-3200(PC4-25600) 3200 25600(25.6GB/s) 1600 200
DDR4-2666(PC4-21333) 2666 21333(21.3GB/s) 1333 166
DDR4-2400(PC4-19200) 2400 19200(19.2GB/s) 1200 150
DDR4-2133(PC4-17000) 2133 17000(17GB/s) 1066 133
DDR4-1866(PC4-14900) 1866 14900(14.9GB/s) 928 116
DDR4-1600(PC4-12800) 1600 12800(12.8GB/s) 800 100
 ※注記)メモリ帯域幅(Bandwidth)は、ピークの帯域幅 = (メモリーバス幅) x (データ・レート) で計算され、メモリーバス幅は、8バイト(B)(64 ビット(b))幅ですので、 データ転送レート(Mbps)を8倍すると、この数字が出ます。(バイトは、通常大文字で表し、Bです。)

 なお、メモリーモジュールは、RDIMM(Registered DIMM)というタイプと、バッファ入りのLRDIMM(Load Reduced DIMM)の2つがあり、、ユーザーのニーズに応じて選択することができる。

 また、それぞれのメモリーチャネルに実装できるモジュール数は、メモリデバイスの動作クロックに応じて変わってくる。

 Intelが発表した資料によれば、DDR3およびDDR4は、以下のようになっている 。
(それぞれ、DDR3-1866、DDR3L-1600、DDR4-2133の例)

チャンネル数当たりの
DIMM数
DDR3/1.5V DDR3L/1.35V DDR4(RDIMM) DDR4(LRDIMM)
1 1866 1600 2133 2133
2 1600 1333 1866 2133
3 1066 800 1600 1600

 RDIMMを利用した場合に、DDR4-2133で利用したい場合は、チャネルあたりのDIMM数を1つにしておく必要がある。

 そうしないと、帯域幅が下がって遅くなるからである。バッファ入りのLRDIMMの場合は2本まで可能となる。

 いずれにせよ、チャネルあたり3DIMM構成の場合にはRDIMMであろうが、LRDIMMであろうが1600MHz(Mbps)になってしまうので、最大メモリ構成で利用する場合には、メモリの帯域幅が若干下がることになる。


※注記)バンクグループという考え方

 下図の4つのチャンネルに分かれたメモリーは、さらに4つのバンクグループ(BankGroup0-3)構成となっていて、その中の例えばバンク0に、別々のI/Oゲートを通してアクセスする方が、速くなるという方式とのことです。

 (DDR3 DRAMでは、すべてのメモリバンクが1つの入出力バッファ(I/Oゲート)につながっていた。DDR4 DRAMではメモリセルアレイを16個のメモリバンクに分割し、4個のメモリバンクを1個のバンクグループにまとめた。)

アマゾンでメモリーDDR4の価格を調べる。→例:DDR4-2133(PC4-17000)

 なお、本記事は、PC Watch 「次世代ハイエンドDRAM「DDR4」の全貌」などを参照し、その一部を引用・転載させていただきました。


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2015年7月記



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