En 2024, les nouveaux modules mémoire CAMM2 et LPCAMM2 pour ordinateurs portables ont suscité beaucoup d’attention. Cependant, ce ne sont pas seulement les solutions mobiles du secteur de la mémoire PC qui évoluent. Le marché des mémoires pour ordinateurs de bureau a connu également des nouveautés destinées à optimiser les performances des modules DIMM, avec l’arrivée d’un nouveau type de module appelé CUDIMM (Clocked Unbuffered Dual In-line Memory Modules) ou DIMM non tamponné avec horloge.
La technologie CUDIMM a été dévoilée au Computex, marquant une avancée pour les mémoires DDR5. Variante des UDIMM, ces nouveaux modules répondent aux défis d’intégrité du signal liés à la DDR5. Bien que la DDR5 offre des vitesses élevées, ses performances sont limitées par des contraintes électriques. Les CUDIMM visent à surmonter ces limites pour atteindre des vitesses encore plus élevées, préparant ainsi l’évolution vers la DDR6.
Standardisés par le JEDEC (JESD323), les CUDIMM intègrent un pilote d’horloge (CKD) pour régénérer le signal localement, améliorant stabilité et fiabilité à haute vitesse. Compatibles avec les plateformes actuelles, ils prennent en charge des vitesses DDR5 pouvant atteindre 9600 MHz (OC), offrant une transition fluide vers des performances supérieures.
Dans cet article, nous expliquerons :
- Les différences clés entre DDR5 UDIMM et DDR5 CUDIMM
- Le rôle majeur du CKD
- Les bénéfices du CUDIMM en termes de vitesse, de stabilité et d’overclocking
- Les compatibilités et limites actuelles, notamment sur plates-formes Intel® et AMD
1. Qu’est-ce qu’un CUDIMM ?
1.1. De UDIMM à CUDIMM : pourquoi changer ?
Le UDIMM (Unbuffered DIMM) est actuellement le format standard de la mémoire DDR5 utilisée sur la plupart des PC grand public. Jusqu’à présent, les kits DDR5 UDIMM pouvaient atteindre environ 8 000 MT/s (avec un CPU adéquat et une carte mère haut de gamme).
Les CUDIMM, basés sur la même architecture DDR5, introduisent un composant supplémentaire, à savoir le CKD (Clock Driver), qui permet d’améliorer la distribution du signal d’horloge sur le module et d’atteindre des fréquences encore plus élevées.
- Vitesses plus élevées : sur les cartes mères Intel® Z890 de nouvelle génération, les CUDIMM peuvent dépasser 9 000 MT/s, et les simulations montrent un potentiel allant jusqu’à 10 000 MT/s ou plus.
- Intégrité du signal améliorée : grâce au CKD, la synchronisation et la stabilité sont renforcées, permettant de soutenir des fréquences élevées sans compromettre la fiabilité.
Contrairement aux RDIMM (Registered DIMM), largement utilisés dans les serveurs et les stations de travail, les CUDIMM ne tamponnent que le signal d’horloge et laissent les bus de commande et d’adresse (CA) inchangés. On peut considérer le CUDIMM comme un « demi-pas » vers les RDIMM, offrant certains avantages de la distribution d’horloge avancée tout en restant plus simple et plus économique que les modules enregistrés.
2. Le rôle du CKD (Clock Driver)
2.1. Amélioration de la distribution d’horloge
Le principal défi pour atteindre des fréquences mémoire élevées réside dans la distribution fiable du signal d’horloge à chaque puce DRAM. Sur un UDIMM, l’horloge est directement gérée depuis le contrôleur mémoire du processeur et parcourt le module sans traitement intermédiaire.
Le CKD agit comme un « relai » qui reconditionne et amplifie le signal d’horloge avant de le distribuer aux puces DRAM du module. Résultat :
- Moins de jitter : la qualité du signal est améliorée, les variations rapides de synchronisation (jitter) sont réduites.
- Synchronisation optimisée : minimisation du clock skew, c’est-à-dire la différence de temps d’arrivée du signal d’horloge entre les différentes puces mémoire.
2.2. Impact sur l’amplitude du signal
A très hautes fréquences, un signal d’horloge « propre », exempt de distorsion et suffisamment fort, est indispensable. Le CKD agit comme un amplificateur local, réduisant les pertes associées à la propagation du signal à travers les multiples composants du module.
Cette amplification se traduit par une meilleure ouverture verticale dans le diagramme de l’œil, synonyme d’une augmentation de l’amplitude du signal. Cela permet de :
- Réduire les erreurs de synchronisation : Une meilleure amplitude facilite la distinction entre les niveaux logiques haut et bas (V_high et V_low).
- Améliorer la marge du signal : Une amplitude renforcée compense les effets du bruit et des interférences, offrant une synchronisation fiable à des vitesses extrêmes.
- Optimiser la stabilité des modules haute capacité : Les modules DDR5 CUDIMM, souvent conçus pour des serveurs et applications critiques, bénéficient particulièrement de cette amplification pour maintenir une performance stable.
Le CKD est donc essentiel pour garantir que les signaux d’horloge atteignent chaque puce DRAM avec une intégrité maximale, même dans les configurations les plus complexes.
Ainsi, les signaux d’horloge ne limitent plus les fréquences des CUDIMMs, mais le bus CA* non tamponné pourrait devenir un goulot d’étranglement. Des ajustements sont donc essentiels pour suivre les vitesses DRAM élevées.
*Bus CA : Ce bus est responsable de la gestion des commandes et des adresses entre le contrôleur mémoire (IMC, intégré au processeur) et les modules DRAM.
3. Les bénéfices pour la bande passante et l’overclocking
3.1. Des vitesses au-delà de 9 000 MT/s
Avec le renfort du CKD, le goulot d’étranglement de l’horloge disparaît. Ainsi, des kits mémoire CUDIMM sur la plate-forme Intel Z890 atteignent déjà plus de 9 200 MT/s en mode XMP. Cela devraitr représenter un gain notable pour :
- Les applications gourmandes en bande passante (traitement d’images/vidéos 4K/8K, simulations, modélisation 3D, etc.).
- Les overclockeurs cherchant à repousser les limites de leur système, comme Splave, ont réussi des exploits impressionnants, atteignant notamment 12 698 MHz et se classant à la première place sur HWbot.
Toutefois, le principal avantage observé à ce jour réside dans les fréquences spectaculaires que ces RAM peuvent atteindre. Cependant, les performances réelles demeurent quelque peu décevantes, en particulier en raison d’une latence encore très élevée.
Par exemple, lors de notre test, un kit G.Skill Trident Z5 RGB 7800 CL36 2 x 16 Go overclocké à 8400 MHz a atteint une latence très basse de 49,9 ns. En comparaison, un kit CUDIMM 2 x 24 Go à 8800 MHz en mode Gear 2 affiche une latence plus élevée de 67,9 ns, avec des vitesses de lecture et d’écriture inférieures.
Cependant, si ces chiffres impressionnent, il est essentiel de rappeler que les performances réelles dépendent de plusieurs facteurs, notamment de la latence. À titre de comparaison, certains kits limités au standard JEDEC, comme le Crucial DDR5 6400 CL52 testé ici, privilégient la stabilité universelle plutôt que les hautes fréquences. Ce choix peut convenir à des usages plus équilibrés où la compatibilité prime sur l’overclocking.
3.2. Optimisation du bus CA
Cependant, les lignes de commande et d’adresse (bus CA) ne sont pas tamponnées sur les CUDIMM. À terme, ce bus pourrait devenir un nouveau goulot d’étranglement pour monter encore en fréquence. Les simulations internes montrent qu’une optimisation supplémentaire est nécessaire pour soutenir des débits supérieurs à 10 GT/s sans erreurs.
Chez les fabricants, la R&D se poursuit pour affiner le routage et la synchronisation sur ces bus, afin de maintenir des taux de transfert extrêmes en toute stabilité.
4. Compatibilité et modes de fonctionnement
4.1. Trois modes : Bypass, Single PLL et Dual PLL
Le CKD peut fonctionner dans trois modes distincts, adaptés à différents niveaux de performance et de compatibilité :
- Bypass mode :
Dans ce mode, le CKD est désactivé et n’amplifie pas le signal. Les modules fonctionnent comme de simples UDIMM, avec une vitesse limitée à environ 6 000 MT/s. Ce mode garantit la compatibilité avec les plateformes DDR5 plus anciennes. - Single PLL mode :
Lorsque le CKD est activé, il reconditionne et amplifie le signal d’horloge, permettant d’atteindre des fréquences plus élevées, allant jusqu’à 8 000 MT/s et au-delà. Ce mode est actuellement pris en charge par les cartes mères basées sur la plateforme Intel® Z890. - Dual PLL mode :
Variante avancée du Single PLL, ce mode optimise davantage la synchronisation en utilisant plusieurs chemins d’horloge. Il est conçu pour supporter des fréquences extrêmes, dépassant 9 000 MT/s, et est également compatible avec les cartes mères Intel® Z890.
4.2. Support Intel® et AMD
- Intel® : La plateforme Z890 exploite pleinement les modes Single PLL et Dual PLL, permettant aux CUDIMM de fonctionner à leur plein potentiel et d’atteindre des performances maximales.
- AMD : À ce jour, les processeurs AMD DDR5 ne prennent pas officiellement en charge les modes Single PLL ou Dual PLL. Par conséquent, les CUDIMM fonctionnent en mode Bypass sur ces plateformes, limitant la vitesse maximale à environ 6 000 MT/s.
5. Des coûts maîtrisés
Contrairement aux solutions RDIMM, qui intègrent des composants de buffering supplémentaires pour gérer à la fois l’horloge et le bus de commande/adresse, les CUDIMM adoptent une conception plus simple. Le CKD (Clock Driver), élément clé des CUDIMM, ne compte que 35 broches, dont près de la moitié sont dédiées à l’alimentation et à la masse. Cette architecture réduit la complexité globale par rapport au registre complet des RDIMM, tout en maintenant des performances élevées.
Actuellement, en comparant un kit 48 Go CUDIMM à un kit SODIMM standard de même capacité et fréquence, les prix affichés sont équivalents. Cela permet aux CUDIMM de se positionner comme une option performante et technologiquement avancée, sans dévier des standards tarifaires observés pour les modules DDR5 haut de gamme.
Notre Avis
Les CUDIMM marquent une avancée majeure dans l’univers de la mémoire DDR5, en repoussant les limites des fréquences tout en offrant une compatibilité avec les plateformes actuelles. Grâce à l’intégration du CKD, ces modules améliorent la stabilité du signal et permettent d’atteindre des vitesses exceptionnelles, jusqu’à 9 600 MT/s et au-delà. Ils représentent une solution innovante pour les utilisateurs cherchant à maximiser les performances, que ce soit pour les jeux, la création de contenu ou les applications professionnelles exigeantes.
Cependant, comme toute nouvelle technologie, les CUDIMM présentent également certaines limites. Les tests montrent que, malgré des fréquences impressionnantes, la latence reste élevée par rapport à des kits DDR5 UDIMM overclockés, ce qui peut limiter les gains en performances réelles. De plus, le bus CA non tamponné pourrait devenir un goulot d’étranglement à mesure que les débits augmentent, nécessitant des optimisations supplémentaires pour accompagner les prochaines générations.
Pour les utilisateurs AMD, la situation est encore plus restrictive : en l’absence de support officiel pour les modes Single PLL et Dual PLL, les CUDIMM fonctionnent uniquement en mode Bypass, brisant leur principal avantage en termes de fréquence. Cela limite leur intérêt sur ces plateformes pour l’instant.
En somme, si les CUDIMM se positionnent comme une technologie prometteuse et visionnaire, ils restent aujourd’hui une solution en phase de maturité. Leur adoption dépendra autant des progrès dans l’optimisation des bus que du soutien des fabricants pour les rendre pleinement exploitables sur l’ensemble des plateformes. Le futur de la mémoire DDR5 est en marche, mais il est clair que les CUDIMM, bien que novateurs, ne sont qu’une étape dans une évolution plus vaste.
