Höchstleistung durch neuen Speicherstandard DDR5?

Über Jahre hinweg hat sich DDR4 als Standard für Arbeitsspeicher in Desktop-PCs und Laptops etabliert und lange Zeit fragte man sich, wann denn wohl der Nachfolger auf den Markt kommen wird. Schließlich ist DDR4, wie der Name schon verrät, bereits die vierte DDR-RAM-Generation und feierte seinen Markteintritt im Jahr 2014.
2021 war es dann endlich so weit: Nachdem bereits ein Jahr zuvor die Spezifikation des DDR4-Nachfolgers offiziell veröffentlicht wurde, kamen die ersten DDR5-Arbeitsspeichermodule Ende des Jahres zusammen mit der neuesten Prozessorgeneration vom Chip-Giganten Intel („Alder Lake“) auf den Markt. Doch was genau zeichnet DDR5 aus und welche Vorteile bietet der neue Standard gegenüber seinem Vorgänger?

Was verbirgt sich hinter dem neuen Standard DDR5?

Die Bezeichnung „DDR“ zeigt eindeutig, dass die neuen Arbeitsspeichermodule weiterhin auf der Arbeitsweise der „Double Data Rate“ basieren und somit einen doppelt so hohen effektiven wie physischen Takt vorweisen, da im Gegensatz zu SDR-RAM („Single Data Rate“) nicht nur die aufsteigende, sondern auch die absteigende Flanke zur Informationsübertragung genutzt wird.

DDR4 vs. DDR5 – Wo liegen die Unterschiede?

Gegenüber DDR4 zeigt DDR5 deutliche Vorteile in Effizienz, Geschwindigkeit und Kapazität. Wir haben die wichtigsten Änderungen zusammengefasst:

DDR5 mit deutlich höherer Bandbreite als DDR4

Die JEDEC („Joint Electron Device Engineering Council“) sieht eine Datenübertragungsrate bei DDR5 von 6.400 MT/s bei einer theoretischen Bandbreite von 38,4 GByte/s pro Kanal vor, während der Vorgänger mit 3.200 MT/s und 25,6 GByte/s „auskommen“ musste. In der Realität wurden allerdings deutlich höhere Datenübertragungsraten erreicht, die schnellsten markttauglichen DDR4-Module erreichen 5.333 MT/s. Da DDR5 noch am Beginn seines Lebenszyklus steht, ist noch nicht abzusehen, welche Datenübertragungsraten final erreicht werden. Bereits heute rechnet die JEDEC allerdings mit 8.400 MT/s, wir dürfen daher gespannt sein, wie sich die Werte entwickeln. Mit der steigenden Datenübertragungsrate steigt allerdings auch die CAS Latency. Während man bei gängigen DDR4-DIMMs Werte zwischen CL14 und CL18 erreicht, kommen aktuelle DDR5-Module auf CL36 bis CL40 (Stand: Januar 2022).

Geringere Leistungsaufnahme durch niedrigere Spannung

Ein zweiter wichtiger Unterschied ist die im Vergleich zu DDR4 gesunkene Betriebsspannung. Die auf den RAM-Modulen befindlichen elektronischen Bauteile wie Taktgeber, Datenpuffer und DRAM benötigen weniger Spannung als in der Vorgängergeneration, wodurch die erforderliche Betriebsspannung von 1,2 auf 1,1V (VDD) bzw. von 2,5 auf 1,8V (VPP) sinkt. Außerdem wechselt man bei DDR5 von einer SSTL- (Stub Series Terminated Logic) auf eine PODL-Signalisierung (Pseudo Open Drain Logic), wodurch eine statischen Strom benötigende Spannungsschiene entfällt.

DDR5 baut auf eine neue Stromversorgungsarchitektur

Im Gegensatz zu DDR4 wird die Energieverwaltung nicht mehr auf dem Mainboard, sondern im Speichermodul selbst umgesetzt. Daher ist auf DDR5-DIMMs ein 12V-PMIC („Power Management IC“) untergebracht, der daraufhin die Betriebsspannung von 1,1V VDD an die Speichermodule verteilt. Neben der gegenüber DDR4 leicht veränderten Pinbelegung ist die Verlagerung des PMIC vom Mainboard auf das DIMM ein weiterer Grund, weshalb es keine Hybrid-Slots auf Mainboards gibt, die sowohl DDR4 als auch DDR5 unterstützen.

Neue Speicherkanal-Architektur bei DDR5

Eine weitere Änderung von DDR4 hin zu DDR5 ist eine neue Architektur der Speicherkanäle. Während man bei DDR4 einen 72-Bit-Bus mit 64 Daten- und acht ECC-Bits nutzt, werden bei DDR5 zwei getrennte 40-Bit-Kanäle mit je 32 Datenbits und acht ECC-Bits verwendet. Damit bleibt die Datenbreite mit 64 Bit unverändert, jedoch kann durch den Zugriff auf zwei unabhängige Kanäle die Effizienz gesteigert werden.
Die beiden unabhängigen 40-Bit-Kanäle werden bei DDR5-DIMMs auf jeweils einer Seite des Moduls platziert und teilen sich einen RCD („Register Clock Driver“), der im Gegensatz zu DDR4 nicht zwei, sondern vier Ausgangstakte liefert.

Verdoppelte Burst Length gegenüber DDR4

Nicht zu vergessen ist die Burst Length, die im Vergleich zu DDR4 von acht auf sechzehn verdoppelt wird. Die Burst Length gibt die Anzahl der Bursts zur Datenübertragung an. Durch die Burst Length von sechzehn kann nun ein einzelner Burst auf 64 Byte an Daten zugreifen – die typische Größe eine CPU-Cache-Zeile. Dadurch kann eine signifikante Steigerung der Geschwindigkeit erzielt werden.

DIMMs mit deutlich höherer Kapazität bei DDR5

Neben einigen Geschwindigkeits- und Effizienzvorteilen kann sich DDR5 gegenüber DDR4 auch in der maximalen Modulkapazität behaupten. Bei DDR5 können je 64 Gbit in einem Single-Die untergebracht werden können, bei DDR4 waren es lediglich 16 GBit. Somit steigt die maximale DIMM-Kapazität von 32 Gigabyte auf 128 Gigabyte (Desktop-RAM) bzw. von 256 Gigabyte auf 1 Terabyte (Server-RAM) an.

Lohnt sich DDR5 bereits heute schon?

Betrachtet man die vielen Vorteile von DDR5 gegenüber DDR4, so scheint zumindest auf dem Papier der neue Arbeitsspeicherstandard als Sieger festzustehen. Allerdings sollte man nicht nur die theoretischen Vorteile, sondern auch deren Auswirkungen auf synthetische Benchmarks und praktische Anwendungen analysieren.

Schaut man sich synthetische Benchmarks an, so spiegelt sich das theoretische Bild in der Praxis sehr gut wider. Der Bandbreitenbenchmark von Sandra 2021 zeigt beispielsweise, dass ein DDR5-6000-Modul mit CL36 gegenüber einem DDR4-3200-DIMM mit CL15 ein Zuwachs von über 75 Prozent verzeichnet. Auch bei der CPU-Performance hat DDR5 die Nase vorn, wenn auch nicht so signifikant. Hier liegt der erwähnte DDR5-RAM etwa 12 Prozent vor dem genannten DDR4-Modul.

Bedeutend enger gestaltet sich der Vergleich in Gaming-Benchmarks, hier verschwinden die Vorteile von DDR5 fast vollständig. In Benchmarks mit einer Auflösung von 1080p liegt Durchschnitt liegt DDR5-6000 CL36 nur noch etwa 2,5 Prozent vor DDR4-3200 CL15. Grund hierfür sind unter anderem die bei DDR5 noch deutlich höheren Latenzzeiten, die in PC-Spielen recht große Auswirkungen auf die Performance haben. Bei DDR4-3200 CL15 liegt die Latenzzeit bei etwa 9,38ns, bei DDR5-6000 CL36 bei 12,00 ns.

Zusammenfassend kann man festhalten, dass DDR5 vor allem bei Anwendungen, die von einer hohen Speicherbandbreite profitieren, gegenüber seinem Vorgänger ganz klar im Vorteil ist und deutliche Leistungsschübe verspricht. Im Bereich Gaming sind die Vorteile allerdings aktuell noch marginal, was zum großen Teil an den noch ausbaufähigen Latenzzeiten liegt.

Außerdem haben wir einen wichtigen Aspekt bisher noch gar nicht angesprochen: den Preis. Zum aktuellen Zeitpunkt ist DDR5-RAM nur sehr schwer zu bekommen und falls man das Glück hat, verfügbaren RAM zu finden, dann oftmals nur zu sehr hohen Preisen. Zum aktuellen Zeitpunkt kostet ein Kit bestehend aus zwei DDR4-3200 CL15 mit jeweils sechzehn Gigabyte Speicherkapazität ab 180 Euro, für ein im Gaming kaum schnelleres DDR5-6000-CL36-Kit kostet dagegen ab 450 Euro und somit etwa zweieinhalb Mal so viel.

Fazit: DDR5 hat Zukunftspotenzial

DDR5 ist ein würdiger Nachfolger des sehr lang etablierten Vorgängers DDR4 und zeigt bereits heute signifikante Verbesserungen auf. Vor allem die deutlich gesteigerte Speicherbandbreite kann in einigen Anwendungen deutliche Geschwindigkeitsvorteile erwirken – das jedoch zu einem sehr hohen Preis. Aktuell ist DDR5 noch nicht in der breiten Masse verfügbar, Preise im Bereich mehrerer hundert Euro sind keine Seltenheit. Außerdem profitieren Gamer durch die vergleichsweise hohen Latenzen derzeit kaum vom neuen Speicherstandard.

Wer sich jedoch zeitnah ein neues PC-System konfigurieren möchte, der sollte sich genau überlegen, ob er nochmal auf DDR4, oder schon auf DDR5 setzt. Aktuell kann DDR5 seine Vorteile zwar in nicht allen Belangen ausspielen, jedoch ist zu erwarten, dass die Datentransferraten steigen und die CAS Latencys sinken werden. Außerdem gibt es keine Hybrid-Mainboards, auf denen DDR4- und DDR5-DIMMs funktionieren. Wer zum aktuellen Zeitpunkt maximale Gamingleistung möchte, der sollte eher zu einem DDR4-Arbeitsspeicher mit hoher Taktfrequenz und geringer Latenz greifen. Wer sich dagegen eine moderne Plattform mit viel Potenzial anschaffen möchte und sich nicht an den aktuell noch hohen Preisen stört, der trifft mit DDR5 die richtige Wahl. Wie auch immer Sie sich entscheiden, im Online-Großhandel von Ecom Trading finden Sie eine große Auswahl an DDR4- und DDR5-Arbeitsspeicher.