當JEDEC在2020年發布其DDR5規格 (JESD79) 時,該標準制訂組織定義了最高傳輸速率為6400 MT/s的模塊的精確規格,同時也讓規格可以隨著技術進步而向更快的內存擴展。 時隔三年多一點,標準制定機構及其成員正準備發布更快一代的DDR5內存,這將在最新更新的JESD79-JC5規範中制定。 最新版本的DDR5規格定義了最高達8800 MT/s (DDR5-8800) 的官方DDR內存時序,並添加了一些與安全性相關的新功能。
深入來看,新規格概述了適用於數據傳輸速率高達8800 MT/s (即DDR5-8800) 的內存晶片(適用於所有類型的內存模塊)的設置。 這表明所有制訂DDR5規格的JESD79委員會成員,包括內存晶片製造商和內存控制器設計人員,都一致認為DDR5-8800在性能和成本方面都是DDR5規格可行的擴展。 同時,更高速度等級的添加可能得益於JEDEC在最新規格中引入的另一項功能,即用於I/O訓練優化的自動刷新退出時脈同步(Self-Refresh Exit Clock Sync)。
在JEDEC的DDR5-8800標準中,它制定了相對寬鬆的時序,A級設備為CL62 62-62,C級低端集成電路為CL78 77-77。 不幸的是,推動DRAM單元的物理定律在過去幾年(甚至可以說是幾十年)中並沒有太大改進,因此內存晶片仍然必須以類似的絕對延遲運行,進而提高相對的CAS延遲。 在這種情況下,14ns仍然是黃金標準,CAS延遲被設置為保持在這個水準左右。 但作為交換,願意在周期上稍微等待一些的系統,新規格將標準的峰值內存帶寬提高了37.5%。
當然,這僅僅是JEDEC規範中設置的時序,主要關注的是伺服器供應商。 因此,我們仍然需要觀察消費內存製造商可以為其XMP/EXPO profiled內存提供多大的改進空間。當前,極限超頻玩家已經能夠使用當前時代的DRAM晶片和CPU實現了高達11240 MT/s的速度,因此下一代可能還有一些可以發揮的空間。
同時,在安全方面,更新後的規格進行了一些改變,似乎是為了解決類似於Rowhammer的漏洞攻擊。 這裡的重要的變化是逐行啟動計數 (Per-Row Activation Counting, PRAC),正如其名,它使DDR5能夠記錄某一行的啟動次數。 利用這些資訊,內存控制器可以然後確定內存行是否被過度啟動並且存在位元反轉的風險,此時它們可以讓該行暫時停止操作,讓該行正確刷新並穩定數據。
值得注意的是,JEDEC的新聞稿中沒有在任何地方使用Rowhammer這個名稱(遺憾的是,我們無法看到規範內容)。 但就描述來看,這目的顯然是為在阻止Rowhammer攻擊,因為這些攻擊通常通過大量啟動操作在刷新之間強制進行位元反轉。
更深入地挖掘,PRAC似乎基於最近的英特爾專利《具有多個計數增量的完美行錘擊關注》(Perfect Row Hammer Tracking with Multiple Count Increments,US20220121398A1),該專利描述了一種名為「完美行錘擊關注 (Perfect Row Hammer Tracking, PRHT)」的非常相似的機制。 值得注意的是,英特爾論文指出,這種技術會帶來性能損失,因為它會增加整體行循環時間。 歸根結底,由於支撐Rowhammer的漏洞本質上是物理問題(單元密度)而不是邏輯問題,因此任何緩解措施都伴隨著成本也就不足為奇了。
更新後的DDR5規格還廢棄了部分數組自動刷新 (Partial Array Self Refresh, PASR) 的支持,理由是安全方面的顧慮。 PASR主要針對移動內存的功耗效率,並且作為一種刷新相關的技術,可能與Rowhammer存在某種重疊關於─無論它是攻擊內存的手段還是防禦Rowhammer的障礙。 無論哪種方式,隨著移動設備越來越多地轉向低功耗優化的LPDDR技術,PASR的廢棄似乎並不是消費者設備立即需要擔心的主要問題。