Inklusive Samsung A-Die

Erste Eindrücke der 16 Gbit ICs (2. Update)

Die Samsung B-Dies waren bei allen Besitzern beliebt, werden aber nicht mehr hergestellt. Also geht die Suche nach den Alternativen los. Im Zusammenspiel mit den Ryzen-3000-Prozessoren haben wir uns die Ergebnisse mit verschiedenen Speicherchips angeschaut. Nun wollen wir uns mit den 16 Gbit ICs beschäftigen. Um was es sich dabei handelt, wo die Unterschiede liegen und welche Ergebnisse mit Arbeitsspeicher zu erwarten sind, der 16 Gbit ICs verwendet, dazu im folgenden Artikel mehr.

Dieses Leser-Review wurde von unserem Community-Mitglied Reous erstellt.

Die Umstellung auf 16 Gbit ICs mit einer kleineren Strukturbreite ist bei vielen Herstellern bereits erfolgt und erste Kits sind im Handel verfügbar. Durch die kleinere Strukturbreite konnte die Kapazität verdoppelt werden, wodurch nun Module mit einer Kapazität von 16 GB Single-Sided und 32 GB Double-Sided möglich sind. Aktuelle Revisionen aller Hersteller der 16 Gbit ICs setzen noch auf ein Dual Die Package, was sich auch optisch auf die Größe der ICs auswirkt. Als Beispiel siehe das untenstehende Bild mit Samsung 8 Gbit D-Die (oben) und Samsung 16 Gbit A-Die (unten).

Für den folgenden Test haben wir folgendes Testsystem verwendet:

• CPU: AMD Ryzen 5 3600X
• Mainboard: ASUS ROG Strix X570-I Gaming (BIOS 1404 Agesa 1.0.0.4b)
• HDD: ADATA XPG SX6000 Lite 128 GB M.2
• OS: Windows 10 (Build 1903)

Da der Fokus auf dem Arbeitsspeicher liegt – die verwendeten Speicherkits im Detail:

Corsair Vengeance LPX DDR4-3000 CL15-17-17 (CMK64GX4M2C3000C15)

• Hynix 16 Gbit CMR

Corsair Vengeance LPX DDR4-3000 CL16-20-20 (CMK64GX4M2D3000C16)

• Micron 16 Gbit B-Die

Samsung Original UDIMM DDR4-2933 CL21-21-21 (M378A4G43AB2-CVF)

• Samsung 16 Gbit A-Die

Ziel dieses Tests ist es, die niedrigsten Timings bei festgelegten Taktraten zu ermitteln und diese im Aida64 Cache und Memory Benchmark miteinander zu vergleichen. Die getesteten Taktraten sind DDR4-3200/3600/3800 und DDR4-4000. Die VDIMM wurde auf 1,45 V angesetzt. Die erreichten Timings wurden jeweils mit dem Programm Karhu RAMTest auf Stabilität überprüft. Die Testdauer wurde auf 1000 % beschränkt, was zirka einer Sunde entspricht.

In folgender Übersicht bekommt man einen ersten Überblick über die erreichten Timings.

Mit den Micron- und Samsung-ICs wurden fast identische Timings erreicht. Leider war mit den Samsung-ICs kein Boot mit DDR4-4000 möglich. Teils deutlich bessere Timings konnten mit den Hynix-ICs erreicht werden. Dies bezieht sich nicht nur auf ein spezielles Timing, sondern auf alle Haupttimings.

Die höhere VDIMM von 1,45 V anstelle von 1,35 V bzw. 1,20 V macht sich hier auch bemerkbar. Bei allen IC-Typen skalierte diese mit dem CL-Wert. Ebenso war er bei den Hynix-ICs bei den RCD-, RP- und RAS-Werten hilfreich, wenn auch nur im geringen Maße.

Auffällig war auch, dass sich bei allen IC-Typen ein niedriger RCDRD oder RP zwar booten ließ aber erst mit höheren Werten stabil wurde. Besonders auffällig war dies bei den Samsung- und Hynix-IC. So konnte man zum Beispiel mit den Samsung ICs bei DDR4-3600 mit CL17-17-21-17 booten aber stabil wurde es erst, nachdem RP auf 21 gestellt wurde. 

Ein für die Performance ebenfalls wichtiger Wert ist die tRFC. Je niedriger diese einstellbar ist, desto besser die Performance. 

Die Micron und Samsung ICs liegen, wie auch schon bei den Haupttimings, auf einem gleichen Wert. Leider benötigen die Hynix ICs eine deutlich höhere tRFC, was den Vorteil der niedrigeren Haupttimings wieder zunichtemacht. Zum Vergleich, die beliebten Samsung 8Gbit B-die kann man im Schnitt bis auf 140 ns absenken. 

Speicherbandbreite und Latenzen

Aida64 ist ein Programm für die Systemanalyse und zeigt dabei sowohl installierte Software als auch verbaute Hardware an. Der integrierte Cache- und Memory-Benchmark ist beliebt dafür um die Performance verschiedener Einstellungen schnell miteinander vergleichen zu können. Dabei kann zum Beispiel die Lese-, Schreib- und Kopierleistung, sowie die Latenz des Arbeitsspeichers ermittelt werden.

Beim Lesen und Kopieren sind die jeweiligen ICs, bei gleichen Taktraten, nah beieinander. Die Hynix-ICs können von den niedrigeren Haupttimings nicht profitieren, da sie durch die höhere tRFC wieder eingebremst werden.

Die Ergebnisse mit DDR4-4000 reihen sich zwischen DDR4-3600 und DDR4-3800 ein, da sich das Ryzen-System nicht mehr im synchronen Modus befindet. Der Takt des Speichercontrollers läuft in diesem Fall nur mit halber Geschwindigkeit (Weitere Infos siehe: Test des AMD Ryzen 3700X und 3900X). 

Bei der Latenz sieht es nicht anders aus. Bei gleichen Taktraten sind die erreichten Werte sehr nah beieinander. Einzig auffällig ist hier der DDR4-3200 Wert der Samsung-ICs. Dieser ist um 1,2 ns bzw. 1,9 ns besser als es bei den Micron bzw. Hynix ICs der Fall ist. Da die Timings fast identisch sind, ist der Unterschied momentan nicht zu erklären.

Alle verwendeten Timings können noch einmal der folgenden Tabelle entnommen werden:

Alle drei getesteten Kits besitzen keinen Sensor um die aktuelle Temperatur auszulesen. Dies wäre interessant um zu testen, ob es ab einer bestimmten Temperatur eventuell zur Instabilität kommt. Um dies zu simulieren, wurde ein Temperatursensor direkt auf einem 16 Gbit IC angebracht.

Die Gehäusebelüftung wurde dabei stark reduziert. Der RAM selber hat keinen direkten Luftstrom abbekommen und taktete mit DDR4-3200 CL16-19-19. Karhu RAM Test wurde verwendet um den Arbeitsspeicher zu belasten. Dabei stieg die Temperatur bis auf 58 °C an, was letztendlich auch zu einem Fehler in Karhu geführt hat. 

Fazit

Die neuen ICs mit 16 Gbit eigenen sich perfekt um die steigende Nachfrage nach größeren Arbeitsspeicherkapazitäten zu bedienen. So kann man auch auf einem ITX-Board mit zwei RAM-Slots bis zu 64 GB oder mit vier RAM-Slots bis zu 128 GB nutzen. Der erreichbare Takt ist dabei abhängig von der Güte der ICs, dem Speichercontroller und dem Memory Layout des Mainboards.

Erste Kits mit höheren Taktraten von DDR4-3600 bis DDR4-4000 wurden bereits von verschiedenen Hersteller angekündigt und sind teilweise auch schon in den Preisvergleichs-Portalen zu finden.

Leistungstechnisch liegen bisher alle drei IC-Typen nah beieinander, ebenso besitzen alle getesteten ICs auch ein ordentliches Übertaktungspotential. Wie im obigen Kurztest zu sehen, können damit aber nicht so niedrige Timings erreicht werden, wie mit den meisten ICs mit 8 Gbit. Wer also nicht auf eine große Kapazität angewiesen ist und die beste Performance aus seinem System herausholen will, der sollte weiterhin auf bekannte ICs mit 8 Gbit setzen. Inwieweit sich das mit kommenden Revisionen noch verbessert, bleibt abzuwarten.

Positive Aspekte der 16 Gbit ICs:

• große Kapazität
• Übertaktungspotenzial vorhanden

Negative Aspekte der 16 Gbit ICs:

• geringe Verfügbarkeit
• Abstriche bei den Timings
• (noch) überwiegend hoher Preis

Erste Hersteller wie Corsair, Crucial oder G.Skill listen bereits Kits oder einzelne Module. In den kommenden Wochen werden sicherlich noch weitere folgen, was sich hoffentlich auch positiv auf die Preise und Verfügbarkeit auswirken wird.

1. Update

Aus unserem Forum gibt es weitere Erfahrungsberichte. Diese stammen von einem Corsair-Kit mit 2x32 GB 3000 CL15 mit Hynix 16 Gbit CMR. Dazu verwendet wurde ein Intel-System. Der Speicher arbeitet mit bis zu DDR4-4133 problemlos, es verlangt allerdings nach viel manueller Handarbeit. Die Riegel benötigen eine relativ hohe VCCIO und VCCSA sowie einen recht hohen tRFC-Wert. DDR4-4266 wollen nicht mehr booten. Zwar kaufen DDR4-4200 noch, sind allerdings nicht mehr stabil zu betreiben.

Für DDR4-3600 C16 bleibt festzuhalten: Die Subtimings konnten noch etwas straffer gezogen werden. Die tRP können mit einem Intel-System nicht getrennt von der tRCD angesteuert werden. Daher wurden Timings von 16-20-20 anstatt 16-19-20 erreicht. Mit Timings von 16-19-19 liefen die Stabilitätstest nicht durch. Generell sind die Module laut unseres Community-Mitglieds even.de sehr restriktiv. Die Schwelle zwischen instabil und stabil sei nicht sonderlich groß. Entweder man bekommt direkt am Anfang Fehler oder der Speicher läuft mit den gewählten Einstellungen ewig durch.

Anhand der Benchmarks erkennt man, dass bereits bei 3600C16 das Optimum für die Spieleleistung erreicht ist. Das Problem ist bei den CMR-Chips, dass die Haupttimings pro 133 MHz direkt um mindestens einen Cycle angehoben werden müssen. Damit hebt sich der Taktovrteil wieder auf. Vorallem die tRP und tRCP sowie tRFC machen hinsichtlich der Leistung einiges aus.

2. Update

Es gibt ein kleines Update bei den 16-GB-Modulen, denn es sind nun zwei weitere Module im Handel erhältlich. Für die ADATA Premier DIMMs mit 16 GB (DDR4-2666, CL19-19-19-43) ergibt sein ein ähnliches OC-Verhältnis wie bei den 32-GB-Modulen. Verbaut sind ICs von SpecTek, also einer Tocher von Micron).

Bei den ADATA Premier DIMMs mit 16 GB ist ein deutlich höherer Takt im Bootvorgang möglioch, dafür sind aber deutliche Abstriche bei den Timings notwendig. Ab DDR4-4600+ sind höhere tRCDRD- und tRP-Werte notwendig. Das BIOS lässt aber nur einen maximalen Wert von 27 zu. Mit diesen Einstellungen konnte dann auch bei DDR4-4866 gebootet werden.

Samsung M-Die-Module im Handel:

Außerdem gibt es die Samsung DIMMs mit 16 GB (DDR4-2666, CL19-19-19) nun ebenfalls im Handel. Diese verwenden M-Dies. Ergebnisse mit diesen Modulen stehen aber noch aus.