Quad Band Memory gedoemd te falen?

The Inquirer schrijft dat Ketron en misschien VIA's plannen om gebruik te maken van QBM (Quad Band Memory) bijna zeker zullen mislukken. QBM geheugen maakt gebruik van een soort van elektronische schakelaars genaamd FET’s om extra signalen af te geven om zo de bandbreedte te vergroten. Op deze manier kan de bandbreedte van een DDR module op gelijke clocksnelheid verdubbeld worden.

Het probleem is echter dat FET schakelaars een flinke bron voor crosstalk kunnen vormen in een DDR module. Een groot probleem wat niet eens bekend is bij veel designers, aldus een senior memory engineer. En daarnaast houdt de design software van Ketron niet goed, of geen rekening met de stroring die veroorzaakt wordt door de FET’s:

According to one senior memory engineer, the introduction of FET switches in the data path greatly complicate the design and introduce another source of noise to DDR. "Few designers even know that FET switches can be the largest source of crosstalk in a system," he suggested.

[...] The Kentron simulations are too simplistic and, the engineer said, will not stand up to rigorous characterisation.

"They most certainly did not characterise the crosstalk of the FETs and the packages in either their simulations or their testing," he added.

Natuurlijk is het nog wel afwachten of The Inquirer gelijk heeft...

Reacties (37)

[RobT]

Beetje apart dat die man precies weet hoe er bij Kentron gesimuleerd wordt,...

Bovendien wil dit helemaal niet zeggen dat het gedoemd is, alleen dat er misschien nog het een en ander aan problemen opgelost dient te worden.

Zo ken ik een designer die de RDRAM technologie moest simuleren, en dat was toendertijd absoluut niet in orde (het design van Rambus dus),... toen deze ontwerper contact opnam met Rambus vertelden ze hem dat hij 'waarschijnlijk niet precies wist hoe spice werkt' en dat hij het nog maar moest nakijken in het handboek van de simulator,.....

Yeah right, dat zeg je niet tegen iemand die een PhD heeft in elektronica en een lijst publicaties op zijn naam heeft + een aantal patenten,....

Om kort te gaan, Rambus heeft de problemen weten op te lossen, en uiteindelijk een prima presterend product op de markt gezet (nouja, laten zetten).
Dus als QBM nu nog niet helemaal werkend te krijgen is omdat men niet met alles rekening heeft gehouden, wil nog niet zeggen dat het gedoemd is,.. hooguit dat het vertraging gaat oplopen.

[Verwijderd]

Het lijkt mij sterk dat designers niet weten of standaard componenten bepaalde problemen kennen zoals crosstalk. FETs worden als heel wat jaren toegepast (volgens mij al sinds de jaren 70, correct me if I am wrong). En crosstalk is toch ook niet een onbekend verschijnsel in electronica ontwerpen.

En daarnaast houdt de design software van Ketron niet goed, of geen rekening met de stroring die veroorzaakt wordt door de FET’s

Ik mag dan wel geen expert zijn op dit gebied, maar toch weet ik in ieder geval wel dat FETs gebruikt worden als gevoelige detectoren. Bijvoorbeeld in de IRAS satelliet uit de jaren 80 (Brits-Nederlandse satelliet) zaten zogenaamde J-FETs. Lijkt mij sterk dat zo'n component veel storing veroorzaakt, als deze zelf heel gevoelig moet meten.

[JumpStart]

Ik mag dan wel geen expert zijn op dit gebied, maar toch weet ik in ieder geval wel dat FETs gebruikt worden als gevoelige detectoren. Bijvoorbeeld in de IRAS satelliet uit de jaren 80 (Brits-Nederlandse satelliet) zaten zogenaamde J-FETs. Lijkt mij sterk dat zo'n component veel storing veroorzaakt, als deze zelf heel gevoelig moet meten.

Erhh, ik denk dat het probleem hier ligt in het feit dat die FETs 133 miljoen keer per seconde moeten schakelen. Dat zal in de IRAS niet toegepast zijn.

Een FET is gewoon een Field Effect Transistor, die heb je in een veelvoud van soorten, maar dit is wat er mis is met QBM, als ik het goed begrepen heb:

QBM heeft op alle data leads een transistor schakeling zitten die wisselt tussen de ene en de andere bank van een DIMM (D staat niet voor niets voor DUAL). De helft van de tijd schakelen de FETs naar de eerste module van de DIMM, de andere helft naar de andere. Op die manier heb je eigenlijk een virtueel Dual Channel, maar zonder de extra draadjes die je daarvoor in je moederbord moet stoppen.

Als er op alle leads van een DIMM een FET zit, en dat het OOK nog eens betekent dat het aantal signalen van chipset tot "splitsing" (de FET) verdubbelt, dan is storing/ruis niet zo heel vreemd.

Normaalgesproken zit er tussen de chipset en de DIMMs alleen eenvoudige electrische verbindingen, traces, en géén schakelingen. Dat er in simulaties geen rekening mee is gehouden komt misschien wel omdat het in normale SDR en DDR systemem niet voorkomt dat er schakelingen in het tracé zitten.

[vandenberg]

... Dat er in simulaties geen rekening mee is gehouden komt misschien wel omdat het in normale SDR en DDR systemem niet voorkomt dat er schakelingen in het tracé zitten.

Dat lijkt me niet waarschijnlijk, want dat is nu juist het bijzondere van dit ontwerp. Daar moeten ze rekening mee hebben gehouden. Ik heb zo m'n twijfels bij dit artikel.

[bramfm]

JFETs (junction FETs, zie http://www.phys.ualberta.ca/~gingrich/phys395/notes/ node88.html ) zijn geen MOSFETs (zie http://ece-www.colorado.edu/~bart/book/mosintro.htm ), de opbouw van deze FETs is wezelijk anders. Tevens denk ik dat de FETs in de IRAS discrete versies waren (dwz 1 per behuizing). De huidige hoge integratie schaal van ICs heeft er voor gezorgd dat de afmetingen van de mosfets steeds kleiner wordt en de mosfets steeds sneller worden. Dit heeft echter tot gevolg dat respectievelijk de drain-source spanning omlaag moet om beschadiging te voorkomen en er meer storing (electo-magnetische emissie EME) wordt veroorzaakt. Dit samen maakt een chip gevoeliger voor overspraak.
Door slecht te designen kunnen stromen in het substraat voor het zgn back-gate effect zorgen, waardoor de transistor schakelt op niet gewenste momenten. Sommige design methoden moeten daarom vermeden worden om dit te voorkomen.

[Wildfire]

Komt het er nou op neer dat 'ie de designers voor sukkels uitmaakt?

Ik bedoel, het lijkt me sterk dat die techneuten wél weten dat ze een FET kunnen gebruiken voor versnelde data-overdacht maar dat ze nìet weten dat er storing kan ontstaan...

[TheGhostInc]

Tja, de vooruitgang die ze willen boeken is ook wel enorm.
Je krijgt nu een combinatie tussen DDR en RD ram, terwijl allebei de technieken redelijk aan hun max zitten. Als je ze combineert krijg je dus de problemen van alle twee de systemen. De voordelen zijn er ook, maar Rambus had echt wel een sneller systeem ontwikkeld als dat goedkoop en makkelijk te doen was geweest.

[Bigs]

Meestal werken ze in een team aan zo'n ontwikkeling en het lijkt me stug dat geen een van de leden daarvan bekend is met dit probleem. Misschien dat ze er wel een oplossing voor hebben bedacht, dat word hier niet besproken.

[Diablow]

Zoveel verstand heb ik ook niet van elektronica, maar om een stroom zit altijd een magnetisch veld, als je de stroom dat snel achter elkaar wisseld, krijg je dus magnetische flux, en dat veroorzaakt waarscheinlijk de storing.

[XTerm]

Ja lap dat valt zwaar tegen indien het waar is
Indien het zo is moet VIA serieus veel geld pompen in de ontwikkeling van een nieuwe soort sneller DDR geheugen om Rambus bij te houden.
Want Rambus wordt steeds hoger geclockt en gaat dus steeds sneller, terwijl DDR eigelijk een versnelling is door meer effectief gebruik te maken van bandbreedte.
Enfin VIA kennende zullen ze verassend uit de hoek komen hoop ik.
En AMD zal de 533FSB van de PIV ook niet onbeantwoord laten !

[apa]

Rambus is een bedrijf, jij bedoelt wellicht RDRAM...

Anyway, RDRAM zal vrijwel zeker verdwijnen van de PC-markt. Tot nu toe was er slechts 1 fabrikant die RDRAM ondersteunde en dat was Intel. Intel heeft echter aangekondigd niet verder te willen met RDRAM. Vanaf half 2002 jaar laat Intel RDRAM vallen ten voordele van DDR.

nVidia heeft een andere manier gebruikt om de snelheid van DDR-SDRAM te verhogen: zij hebben de bus verbreed. Daardoor heeft het RAM systeem op een nForce 420 systeem de zelfde performance als DDR533 (wat niet bestaat) gebruik makend van goedkoop DDR266 latjes.

VIA heeft trouwens nooit officieel erkend dat ze met dat QBM bezig waren, het zijn vooralsnog enkel geruchten. Ik vermoed dat ze dat willen verbergen omdat ze nog niet zeker weten of dat bruikbaar zal zijn of niet. Er worden immers vaak technologieën ontwikkeld die nooit het daglicht zien.

[Eelke Spaak]

Intel heeft echter aangekondigd niet verder te willen met RDRAM. Vanaf half 2002 jaar laat Intel RDRAM vallen ten voordele van DDR.

Jammer... RDRAM-geheugen is technisch gezien verreweg superieur aan DDR-SDRAM. Maar ja, Intel moet ook denken aan de centjes he .

[Verwijderd]

Nou, Jammer.. Volgens mij is het toch inmiddels wel duidelijk dat RDRam in de praktijk toch wat trager is dan DDR.

[Ritch]

Als ik het goed heb zijn er ook nog alpha systemen die rdram gebruiken.

[apa]

RDRAM zit ook nog in de PlayStation2. Vermoedelijk zullen er nog wel een aantal anderen zijn die RDRAM gebruiken voor allerhande doeleinden.

Persoonlijk vond ik het weinig vernieuwend t.o.v. SDRAM. Ik bedoel niet qua technologie, maar wel qua performance. Het is zo dat je de gebruikers moet overhalen om te willen overschakelen op het nieuw geheugentype. Daarvoor moet de nieuwe technologie echt wel een pak voordelen bieden en dat was, IMHO, bij RDRAM niet het geval.

RDRAM gebruikt een smal datapad (ik dacht eerst 8-bits en nu 16-bits) maar stelt daartegenover een erg hoge kloksnelheid en gebruik in dual-channel configuratie (waardoor het datapad alsnog verdubbeld wordt). Een smal datapad vereenvoudigt de design van de systemen waarop het moet passen. Het beperkt echter de performance; daarom moet de klokfrequentie wel veel hoger liggen. 800 MHz RDRAM is bv. 8 maal zo hoog geklokt als PC100 SDRAM...

[bobsnl]

Anyway, RDRAM zal vrijwel zeker verdwijnen van de PC-markt. Tot nu toe was er slechts 1 fabrikant die RDRAM ondersteunde en dat was Intel. Intel heeft echter aangekondigd niet verder te willen met RDRAM. Vanaf half 2002 jaar laat Intel RDRAM vallen ten voordele van DDR.

Wat denk je van RDRAM-ondersteuning voor de P4 van SiS... !!

[CARman]

Kweet het niet hoor. Het gaat er bij mij maar niet in dat een geheugenonwerper en fabrikant die ook chipsets bedenkt niet rekening heeft gehouden met interferentie veroorzaakt door FET's. En er is wel vaker gebleken dat de Inquirer wat voorbarige conclusies/geruchten verspreid heeft. En ik lees toch wat tegenstrijdigheden in het stukje. Er wordt gesteld dat FET schakelingen nieuw geïntroduceerd worden en nu al weet ( 'he suggests' ) iemand dat dit de meest grote storingsbron binnen de architectuur zou kunnen zijn

Maargoed, binnen nu en een dag of 5 zal hier wel weer een reactie of rectificatie op volgen. Dan weten we ook weer wat ons wel of niet te wachten staat.

[JumpStart]

En ik lees toch wat tegenstrijdigheden in het stukje. Er wordt gesteld dat FET schakelingen nieuw geïntroduceerd worden en nu al weet ( 'he suggests' ) iemand dat dit de meest grote storingsbron binnen de architectuur zou kunnen zijn

Het is wél nieuw dat er transistor schakelingen op het datapad tussen northbridge en geheugen banken zitten. Dat FETs storing kunnen geven is inderdaad bekent, maar ze hebben kennelijk niet beseft, of genegeert dit op te nemen in QBM simulaties.


Edit, Off-topic: Posting door anoniempje gedaan ? Is 'ie uit de lucht komen vallen ?

[megamuch]

misschien zwaar offtopic, maar kan iemand hier ff aan mij als electronica leek uitleggen, waar nou de ruis uit komt.

Die FET (wat dat ook moge zijn) wisselt van het ene kanaal en het andere. Wat moet daar voor ruis uit komen dan? (of moet ik ruis niet zien als ruis, maar als een ander soort ruis??)

[RobT]

Ik zie hieronder een paar goedbedoelde maar karige versies om het fenomeen crosstalk uit te leggen,... wil het zelf ook niet al te uitgebreid doen, maar hopelijk iets duidelijker.

-alles wat niet thuishoort in een signaalpad kan onder de noemer 'ruis' geplaatst worden. Dit geldt voor zgn. thermische ruis, die inherent is aan weerstanden en transistoren, maar ook aan signalen die van buitenaf binnendringen, en dus iets aan het oorspronkelijke signaal toevoegen wat daar niet had moeten zijn. (Er zijn nog andere soorten van interne ruis, shot noise etc, maar als je dat interessant vindt moet je maar naar de bieb.)
- cross-talk of in goed nederlands overspraak is niets anders dan het 'binnendringen' van een signaal in een nabijgelegen pad. Dit gaat (vooral) door middel van capacitieve koppeling.
Signaalpaden zijn onderling namelijk altijd capacitief gekoppeld, je kunt altijd tussen 2 paden uitrekenen wat de capaciteit is van het ene naar het andere pad, nl wat de invloed is op het 2e pad als je het eerste pad van 0 naar 2.5V laat gaan. (Het gaat dus om veranderingen van spanningen.) Doe dit bij je waslijn in de tuin en meet aan de waslijn van de buren, en je zult merken dat die niet echt duidelijk gekoppeld zijn.
Doe ditzelfde bij 2 naast elkaar gelegen lijntjes in een ata33 kabel, en er is al meer invloed te meten.
Vandaar dat een ATA100 kabel steeds een aarddraad tussen de signaallijnen heeft.
Als die er niet was, zou en signaaldraad dat bij een nieuw woord op de verbinding 0V zou moeten blijven, terwijl de beide buren van 0V naar 2.5V (weet niet ATA met 2.5V werkt, maar dat is het punt niet...) gaan, best wel eens ook omhoog kunnen meegaan. En dus ontstaat er een bitfout.
Hoe sneller het signaal kan veranderen, hoe groter de invloed (vandaar dat men pas bij ATA66 moest wisselen van type kabel, eerder was dat niet nodig).
Dit voorbeeld ging over een kabel, maar met printsporen op een pcb of binnen in een chip heb je ook signaalpaden, die elkaar kunnen beinvloeden.

Natuurlijk heb je ook invloeden van buitenaf door antennewerking ed, maar voor mijn gevoel doelt men meestal gewoon op deze capacitieve koppeling als men het over overspraak/crosstalk heeft.
(Meestal heeft men het over EMI / electromagnetic interference als het over veldwisselingsinvloeden gaat die van buitenaf geplaatste bronnen afkomstig zijn.)

De oplossing om crosstalk tegen te gaan is de capaciteit verminderen, bv door de afstand te vergroten, de geleidende paden zo kort mogelijk te maken etc.

Als de crosstalk echter ontstaat bij het begin, namelijk het onderdeel dat voor de aansturing van het signaal zorgt, moet je andere maatregelen nemen (ander type aansturing etc), en dat lijkt hier aan de hand te zijn (ook al is de beschrijving zeer oppervlakkig). Als een schakelelement teveel stroom trekt, zorgt dat ervoor dat plaatselijk de spanning inzakt, waardoor dus de overige schakelelementen (JFETs of MOSFETs of wat dan ook) ook een signaal aan de uitgang gaan vertonen, terwijl dat dus niet overeenkomstig is met het signaal dat dit schakelelement aanstuurt.

Overigens is dit laatste effect normaal gesproken prima te simuleren, elke (extracted layout) simulatie zal duidelijk laten zien dat er een dergelijk probleem aan de hand is, dus ik neem aan dat het hier toch iets ingewikkelder ligt (of die zgn specialist die vertelt dat ze bij Kentron niet goed kunnen simuleren heeft wel heel weinig respect voor zijn vakbroeders)....

[Verwijderd]

Wattus? Kan iemand mij ff uitleggen? Wat de boerenhol is crosstalk enzo???

[basb]

Crosstalk is dat de ruis van een ader stoort op de andere ader.
Bijv. bij 100 mbit netwerkkabels. Dit zijn paren van gedraaide paren waardoor de storing die de aders veroorzaken opgeheven wordt.

Leg je dezelfde aders recht naast elkaar zal je zien dat de storing die er dan is er voor zorgt dat de kabel niet werkt.

[Verwijderd]

Het is niet de ruis die het probleem is. Crosstalk betekent niets anders dan (letterlijk vertaald) overspraak. Het gaat hier simpelweg om crosstalk van de signalen van het ene buslijntje naar het andere (on-chip of zelfs op het pcb) en niet zozeer om de ruis.

[Verwijderd]

In het stukje staat:

QBM geheugen maakt gebruik van een soort van elektronische schakelaars genaamd FET’s om extra signalen af te geven om zo de bandbreedte te vergroten.

Extra signalen afgeven om zo de bandbreedte te vergroten ? Volgens mij slaat dat nergens op en ik lees niets in het artikeltje van 'The Inquirer' wat lijkt op bovenstaande tekst. Volgens mij een beetje beter lezen T.net...

Het enige wat ik lees is dat introductie van FET's problematisch is vanwege de eigen ruisbijdrage van deze halfgeleidercomponenten.

In de huidige generatie RAM gaat het hele opslag en vrijgaveproces van informatie dermate snel en daarnaast ook nog eens gepaard met hele kleine hoeveelheden energie, dat een voldoende mate van ruis geinterpreteerd kan worden als data. Hierdoor kan de werkelijke data verminkt raken...

Fet's met een heel laag ruisgetal bestaan tegenwoordig overigens wel, maar deze zijn in de regel behoorlijk kostbaar (en daarom dus niet interessant wanneer je er grote hoeveelheden van nodig hebt). Je kunt dan denken aan P-HEMT Fet's en Gallium Arsenide (GaAs) Fet's. Ik gebruik dit soort componenten wel eens in RF electronica, maar dan heb je al gauw te maken met 15 piek (inkoop) per element. Leuk, als er vele duizenden in een RAM module zitten...

Gedoemd te mislukken dus.

[Verwijderd]

Ik gebruik dit soort componenten wel eens in RF electronica, maar dan heb je al gauw te maken met 15 piek (inkoop) per element. Leuk, als er vele duizenden in een RAM module zitten...

Nu schaalt de prijs natuurlijk niet met het aantal componenten (in dit geval FETs) die in een geheugenmodule zitten. Dus volgens jou zou laten we zeggen een reepje geheugen met 1 miljoen FETs, dus 1 miljoen maal 15 gulden is 15 miljoen gulden gaan kosten?
De reden dat deze componenten duur zijn komt door het fabrikage proces (de manier van opdampen, aantal fabrikage stappen, ultra schone ruimtes). Deze onderdelen schalen vrijwel niet mee met het aantal componenten, dus heeft nauwelijks invloed op de prijs van een reepje geheugen met miljoenen componenten.
Als dit namelijk wel zo zou zijn, dan zou een fabrikant ze toch meteen al niet toepassen, zo dom zijn ze ook niet.

[delyver]

als ik het goed begrijp is dat dus niet waar want, na de 'normale' fet's word nog een fet geplaatst zodat je het Quad idee krijgt,
kortom er komen dus enkel twee per ene die er nu op zit bij...
correct me if i'm wrong

typo: KILL

[redwing]

Die kun je dan ook niet echt met elkaar vergelijken, kijk maar eens hoeveel een simpele transistor kost, en vermenigvuldig dat met het aantal dat in processoren zit, en bedenk dan ook nog eens dat er ook transistoren tussen zitten die iets betere specs moeten hebben dan de gewone.

Verder is niet zozeer het probleem de FET's zelf, maar wel de snelheid waarmee ze moeten gaan schakelen., dat levert nl. veel storing op, en dit artikel ging om de vraag of dat wel goed gesimuleerd was.