Memorie DDR3, le basi
Tecnicamente le DDR3 sono molto simili alle DDR2. Supportano l'ibernazione/blocco del sistema (termination), ma direttamente sul DIE e non sulla scheda madre, con sonde termiche aggiuntive che permettono di attivare il blocco in base alle reali condizioni ambientali. La differenza più importante, in ogni caso, è dentro la memoria stessa, che funziona a 1,5 V, contro gli 1,8 V precedenti.
La velocità di clock di base della memoria DDR3 è ancora 200 MHz, con tecnologia "double data rate" (DDR), che trasferisce i dati in corrispondenza dei due picchi del segnale, negativo e positivo. La novità delle DDR3 consiste nel fatto che le istruzioni hanno 8 bit di spazio (prefetch), il doppio delle DDR2 (4 bit), e il quadruplo rispetto alle DDR1. Quindi le velocità vanno da DDR3-800 a DDR3-1600, anche se la velocità di base è sempre 200 MHz.
Per costruire un sistema d'istruzioni a otto bit, amplificatori di segnale, ibernazione sul die, e un'architettura "fly-by" che permetta di allocare la memoria tramite DQS (data queue strobe) ci vuole, però, qualcosa in più. Ci vuole più silicio. I chip DDR3 da 1 Gbit, e specialmente quelli da 512 Mbit, non sono quindi molto efficienti se consideriamo la capacità in rapporto alla superficie. A questo punto la scelta dei metodi di produzione diventa un fattore importante. Quimonda ha scelto il processo produttivo a 75 nm (moduli da 512 Mbit), Samsung quello a 80 nm (1 Gbit). Micron ha già prodotto parti DDR3 da 2 Gbit a 78 nm. Hynix è sul punto di spostarsi al processo a 66 nm, per componenti da 2 Gbit. Insomma, ridurre le dimensioni permette ai produttori di creare chip con maggiore capacità e consumi minori, grazie alla riduzione del voltaggio, e allo stesso tempo ampliare i margini d'aumento della velocità. In altre parole, non vedremo grossi cambiamenti fino a che le parti DDR3 da 2 GB diventeranno prodotti di fascia media, portando i prezzi dei moduli corrispondenti a valori accettabili.
Sia i moduli di memoria DDR2 che DDR3 hanno 240 pin di collegamento con la motherboard, ma la tacca è stata spostata per impedire l'installazione di memorie DDR2 in slot DDR3 e viceversa. Oltre a questo, il passaggio dalle DDR2 alle DDR3 è abbastanza semplice se consideriamo il controller. Il prefetch incrementato è la ragione principale della latenza più alta che può essere osservata in tutti i vari moduli DDR3. Abbiamo utilizzato cicli di clock 2, 2.5 o 3 per il column access (CAS latency) con le DDR1, e da 3 a 5 per le DDR2. Le DDR3 richiedono almeno 5 cicli di clock per alcune procedure, a causa della circuiteria di prefetch a 8 bit più complessa. Indubbiamente diversi cicli richiedono più tempo, ma le frequenze di lavoro più alte attenuano l'impatto potenzialmente negativo delle latenze più elevate. Finché la frequenza raddoppia insieme alle latenze, ad esempio DDR2-800 a CL4 vs. DDR3-1600 a CL8, non ci sono "vere" differenze.
Il beneficio prestazionale del passaggio da una generazione alla seguente non è mai stato eccezionale, sebbene il bandwidth teorico aumenti notevolmente. La memoria PC-3200 (DDR400) ha un throughput lordo di 3.2 GB/s, le DDR2-800/PC2-6400 toccano i 6.4 GB/s, e le DDR3-1600 (PC3-12800) i 12.8 GB/s. Poiché i PC desktop usano la memoria in due canali, il bandwidth lordo effettivo è doppio: 6.4 GB/s per le memorie dual channel DDR400, 12.8 GB/s per le DDR2-800 e 25.6 GB/s per le DDR3-1600 in due canali. La cache più grande permette di trasferire più dati direttamente al processore, come abbiamo detto poco sopra, quindi l'impatto di RAM più veloce è marginale.