DDR4とDDR5の違い:速度・構造・買い替えの目安

DDR5はDDR4の後継で、出発点のデータレートがおよそ2倍になり、電圧が下がり、メモリモジュールの構成も変わりました。1枚のモジュールが、独立した32ビットのサブチャネルを2つ持ち、電源の調整回路がモジュールの上へ移ります。チップの内部での誤り訂正も加わりました。ただし、DDR5とDDR4には互換性がありません。クロック数で見た遅延は大きくなるので、実際の効果は処理の内容によって変わります。

項目DDR4DDR5
登場2014年ごろ2020〜2021年ごろ
電源電圧1.2 V1.1 V
データレート1,600〜3,200 MT/s(標準の速度)4,800 MT/sから始まり、標準の速度は6,400 MT/s以上
64ビットのチャネルの帯域3,200 MT/sで約25.6 GB/s6,400 MT/sで約51.2 GB/s
モジュールあたりのチャネル64ビットのチャネルが1つ独立した32ビットのサブチャネルが2つ
プリフェッチとバースト長8nプリフェッチ、バースト長816nプリフェッチ、バースト長16
バンク4つのバンクグループに16バンク(一般的なx8のチップ)8つのバンクグループに32バンク
チップの容量1ダイで最大16 Gbit規格上は1ダイで最大64 Gbit
誤り訂正内蔵の訂正はない(ECCのモジュールはチップを追加する)すべてのチップにオンダイECCを内蔵
電源管理マザーボード側モジュール側(PMIC)
遅延クロック数では小さいクロック数では大きい。ナノ秒で見た遅延は、最初のうちは同程度
互換性専用のスロット別のスロット。DDR4とは互換性がない

数値は代表的な目安で、世代や製品によって異なります。

どんなときに使うか

DDR4
今ある環境や、メモリ帯域が制約にならない用途には、今も安くて堅実な選択です。
DDR5
新しいシステム、コア数が多いもの、内蔵グラフィックス、メモリ帯域が必要な用途の選択です。サーバー、コンテンツ制作、新しいゲーム向けのプラットフォームなど。
注意
混在はできません。使える種類は、プラットフォーム(CPUとマザーボード)で決まります。

よくある質問

DDR5はDDR4より速いですか?

データレートは高くなっています。DDR5は4,800 MT/sから始まり、標準のDDR4は3,200 MT/s前後が上限なので、チャネルあたりの帯域は2倍になります。ナノ秒で見た遅延は最初のうちは同程度なので、普段の作業で大きく速く感じるとは限りません。

DDR4のスロットにDDR5を使えますか?

使えません。スロットの切り欠きも、電気的な設計も違うので、互換性はありません。使える種類は、CPUとマザーボードで決まります。

DDR5のオンダイECCとは何ですか?

DDR5のすべてのチップが、チップの内部に誤り訂正を持っています。高密度での信頼性が上がります。モジュールのバス上のデータを守る、完全なECCメモリとは別のものです。

なぜDDR5は1つのモジュールに2つのサブチャネルがあるのですか?

DDR5のモジュールは、64ビットのチャネル1つの代わりに、独立した32ビットのサブチャネルを2つ持ちます。2つのアクセスを同時に進められるので、効率が上がります。

理解度チェック

DDR5で採用された、DRAMチップの内部で誤りを訂正する機能はどれか。

  1. AオンダイECC
  2. Bウェアレベリング
  3. CTRIM
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正解:A. オンダイECC

DDR5では、微細化でセルの不良やエラーが増えることに対応するため、DRAMチップの内部に誤り訂正回路(オンダイECC)が組み込まれました。128ビットのデータに8ビットの検査ビットを加え、チップ内部で単一ビットの誤りを訂正します。ただし外部には訂正の結果しか見えず、データ転送中の誤りは守れないため、サーバーではシステム側のECCも引き続き必要です。

データ転送速度3,200 MT/s、データバス幅64ビットのDDR4メモリ1チャネルのピーク帯域に最も近いものはどれか。

  1. A約204.8 GB/s
  2. B約25.6 GB/s
  3. C約3.2 GB/s
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正解:B. 約25.6 GB/s

ピーク帯域は転送回数 × バス幅で、3,200 × 10⁶ 回/s × 8バイト = 25.6 GB/s です。名前の「DDR4-3200」は転送回数(MT/s)を表し、モジュールの規格名「PC4-25600」は帯域(MB/s)を表しています。実際にはリフレッシュや行の切り替え、読み書きの切り替えで待ち時間が生じるため、実効帯域はピークの7〜8割程度になることが多いです。

DDR4 SDRAMなどで使われている「8nプリフェッチ」の考え方として正しいものはどれか。

  1. A内部のセルアレイから一度に8倍の幅のデータを取り出し、外部端子で高速に順番に出力する
  2. B8回分のリフレッシュをまとめて行う
  3. C8個のチップに同じデータを書き込む
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正解:A. 内部のセルアレイから一度に8倍の幅のデータを取り出し、外部端子で高速に順番に出力する

セルアレイ自体の動作速度は世代でほとんど変わらないため、DDR4では内部で1回のアクセスで端子幅の8倍(8n)のデータをまとめて読み出し、外部の高速なインターフェースで順に送り出します。そのためバースト長は8になります。DDR5は16nプリフェッチで、内部の速度を上げずに外部の転送速度を2倍にしました。DDR(2n)、DDR2(4n)と世代ごとに倍増してきた仕組みです。

  1. DDR SDRAMの「DDR(ダブルデータレート)」の意味として正しいものはどれか。
  2. パソコンでメモリを「デュアルチャネル」で動作させる主な効果はどれか。
  3. DDR系のDRAMで、信号の反射を抑えるための終端抵抗をDRAMチップの内部に持たせ、オン・オフを制御できるようにした機能はどれか。

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関連する用語の解説

DDR SDRAM
クロックの立ち上がりと立ち下がりの両方でデータを転送する同期型DRAM。DDR4、DDR5と世代を重ねて転送速度を上げてきた。パソコンやサーバーの主記憶の標準。
LPDDR
Low Power DDR の略。スマートフォンやノートパソコン向けに、低い電源電圧や省電力の機能を強化したDRAMの規格。

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