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TECH INSIGHT
MEMORIE
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- ELETTRONICA OGGI 461 - APRILE 2017
Memorie per le CPU o memorie periferiche?
Lucio Pellizzari
Le nuove generazioni di memorie DRAM e Flash
crescono di spessore e si differenziano dal punto
di vista applicativo mentre nei laboratori continua
la ricerca di tecnologie capaci di sfruttare
i vantaggi di entrambe
G
li irrinunciabili vantaggi della non-volatilità, del
basso consumo e del basso costo delle memorie
Flash motivano il loro successo sul mercato ma no-
nostante i recenti successi tecnologici la loro veloci-
tà rimane inadeguata al fianco
delle CPU dove occorrono per
forza le DRAM che, proprio
grazie alla seppur minima ma
costante alimentazione, offrono
tempi di accesso notevolmente
più bassi. Nei laboratori si cer-
ca di avvicinare le prestazioni
di entrambe per avere memo-
rie veloci come le seconde
ma robuste, parsimoniose ed
economiche come le prime ma
oggi c’è ancora troppa diffe-
renza e perciò rimangono due
categorie di prodotto distinte.
Per far ulteriormente evolvere i
sistemi di elaborazione a eleva-
te prestazioni non c’è altro che migliorare le memorie
ad accesso rapido e in questa direzione vanno le ricer-
che sulle nuove tecnologie che cercano di superare i li-
miti delle attuali Double Data Rate la cui versione DDR4
potrebbe anche essere l’ultima. È probabile che invece
delle DDR5 si affermeranno le nuove HMC, HBM, GDDR
o LPDDR che sono in pratica forme diverse di composi-
zione delle DDR su più strati, in grado di moltiplicarne la
densità pur conservando l’elevata velocità di accesso.
L’obiettivo dichiarato più volte dai costruttori è di inte-
grarle quanto più vicino possibile alle ALU delle CPU
per farle diventare quasi un tutt’uno e arrivare prima o
poi a offrire sul mercato processori e memoria DRAM
come fossero un unico prodotto.
La stessa tendenza alla composizione verticale su più
strati colpisce anche le nuove tecnologie di memoria
non volatile sia di tipo multilivello sia di tipo 3D Nand.
Queste nuove Flash stanno diventando sempre più ap-
plicative e vengono installate nella scheda madre con
il compito di supportare il processore nella gestione
delle periferiche ma senza di-
sturbarlo troppo, nell’intenzio-
ne di conferire alle periferiche
un po’ più di autonomia deci-
sionale. È in tal senso che sem-
bra prevalere il concetto che le
memorie Flash siano più adatte
nel supporto delle periferiche
ed è perciò che si differenziano
dalle DRAM che al contrario si
avvicinano alle CPU. Va detto
che si tratta comunque di strati
di chip sovrapposti con spes-
sori intermedi da cui il calore
può, in varie modalità, fuoriu-
scire all’esterno e perciò non
sono davvero memorie 3D ma
più correttamente 2,5D. Ciò è inevitabile dato che per
loro natura le giunzioni di silicio scaldano.
Più strati veloci
Le Hybrid Memory Cube (HMC) sono realizzate con
quattro o otto strati di DRAM impilati uno sopra l’altro
quasi a formare un cubo e connessi in serie attraver-
so 16 o 32 fori passanti TSV (Through Silicon Via).
La connessione in serie spiega perché sono chiamate
memorie DRAM seriali e inoltre consente di portarle
a qualsiasi dimensione semplicemente posizionando
più “cubi” attorno o al fianco delle CPU. I vantaggi
sono l’enorme capienza in rapporto all’esigua occu-
pazione di silicio con consumi più bassi rispetto alle
DDR3/4 mentre la velocità è all’incirca la stessa e
siccome dipende dai serdes utilizzati può alla peggio
Fig. 1 – Ha una banda di 160 GByte/s la memoria HMC
Micron MT43A4Gx con capienza di 2 GByte in package BGA
da 31x31 mm