Wann kommen DDR5 und PCIe 5.0 in Gaming-PCs – und braucht man das?

Bald sollen PCIe 5.0 und DDR5 auf den Markt kommen. Wir haben recherchiert, was die Technologien bringen und ob man sie im Gaming-PC braucht.

Immer schneller gilt auch für Arbeitsspeicher und PCIe

Im PC-Sektor wird alles immer schneller. Schnellere Prozessoren von AMD und Intel kommen laufend auf den Markt. Auch die Leistung der Grafikkarten steigt mit ständig neuen Modellen immer weiter an. Zwei Komponenten bleiben jedoch häufig über mehrere Jahre beim gleichen Standard: der Arbeitsspeicher und die PCIe-Schnittstelle.

PCIe 3.0 war seit 2010 die Standard-Schnittstelle für Erweiterungen. Erst 2017 kam der erste Prozessor mit PCIe 4.0-Unterstützung auf den Markt, IBMs Power9. Im Mainstream Einzug hielt die Technik dann mit AMD Ryzen 3000 im Jahr 2019. Intel implementierte die Schnittstelle erst Ende 2020 erstmals in Tiger Lake-U, erst Anfang 2021 folgte Rocket Lake-S als erste Desktop-Generation mit PCIe 4.0-Support. Ähnlich sieht es auch beim Arbeitsspeicher aus. Der derzeit gängige Standard ist DDR4. Er wurde 2014 eingeführt und fand erstmals Anwendung in Intels Haswell-E-Prozessoren. In den Mainstream kam DDR4 mit Intels Skylake-Prozessoren. AMD setzt auf den Standard erst seit Excavator-Architektur, wirklich angekommen ist der Standard aber erst seit der ersten Zen-Generation in Form von Ryzen, Epyc und Threadripper im Jahr 2017.

In Kürze kommen nun die Nachfolger DDR5 und PCIe 5.0. In diesem Artikel und Video erklären wir, was die neue Technik kann, wann sie kommt und was das alles im Gaming bringt.

Das kann DDR5

Wie der Name schon sagt handelt es sich bei DDR5 um die fünfte Generation des Arbeitsspeicherstandards DDR-SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory). Wie schon in den Vorgenerationen verdoppelt sich die Bandbreite bei DDR5 auf bis zu 51,2 GB/s bei DDR5-6400. (DDR4-3200: 25,6 GB/s). DDR5-6400 ist dabei der höchste von der JEDEC spezifizierte Standard – derzeit. In Zukunft soll der Standard auf bis zu DDR5-8400 erweitert werden. Und selbst mit gleichem Takt, also DDR5-3200, liegt die Geschwindigkeit laut ersten Analysen von SK Hynix bereits 36 Prozent höher als bei DDR4-3200. Gängig sollen am Anfang vor allem DDR5-4800-Module sein, die immer noch eine Bandbreite von 38,4 GB/s erreichen. Möglich ist der hohe Datendurchsatz unter anderem durch einen zweiten Kanal direkt am Modul, während DDR4 nur einen Kanal nutzt. Technisch gesehen ist also ein DDR5-Modul bereits im Dual-Channel-Betrieb, zwei Module im Quad-Channel. Die Latenz bleibt dabei übrigens ungefähr gleich. Eine große Änderung gibt es noch beim maximalen Speicherausbau. So sollen im späteren Verlauf Speicherchips mit bis zu 8 Gigabyte möglich sein. Im Desktop wären so bis zu 128 Gigabyte pro Modul möglich – in Servern dank 16fach-Stacking theoretisch sogar bis 2.048 Gigabyte. Samsung hat bereits ein Modul mit 512 Gigabyte vorgestellt.

Neu ist In-Chip-ECC in jedem DDR5-Speicherbaustein. Damit kann bereits vor dem Senden der Daten zur CPU eine Fehlerkorrektur direkt am Speicherchip stattfinden. Nichtsdestotrotz wird nicht jedes Speichermodul nun ECC beherrschen, da es zur Kommunikation mit dem Prozessor zusätzliche Datenleitungen braucht. Außerdem betrifft diese Fehlerkorrektur nur die Vorgänge im Speicherchip selbst. Am Weg zwischen Arbeitsspeicher und Prozessor kann es weiterhin zu Fehlern kommen. Trotz all dieser neuen Features ist DDR5 auch energieeffizienter. Die Speicherchips laufen nun mit 1,1 Volt statt 1,2 Volt bei DDR4 und verbrauchen weniger Strom. Die Einsparung liegt bei gut 20 Prozent. Mechanisch sind die Module übrigens fast identisch mit DDR4. Sowohl die Abmessungen als auch die Anzahl der Pins ist gleich geblieben. Allerdings ist die kleine Einkerbung an einer anderen Stelle, da DDR5 nicht mit vorherigen Generationen der DIMM-Bänke kompatibel ist.

Das kann PCIe 5.0

Nach nicht einmal zwei Jahren im Mainstream gehört PCIe 4.0 bereits zum alten Eisen. Das könnte man zumindest annehmen, wenn man sich die Spezifikationen von PCIe 5.0 ansieht. Der Datendurchsatz hat sich im Vergleich zum Vorgänger wieder einmal verdoppelt. So können 16 Lanes statt wie bisher 32 GB/s satte 64 GB/s übertragen. Möglich macht das lustigerweise die Vorarbeit, die mit dem PCIe 4.0-Standard getroffen wurde. Der Schlüssel bei so hohen Übertragungsraten ist die Dämpfung. Während diese bei PCIe 3.0 noch verhältnismäßig leicht ausfiel und weite Strecken überbrücken konnte, war das bei PCIe 4.0 bereits nicht mehr der Fall. Die Folge: Motherboard-Hersteller mussten sogenannte Redriver oder gar Retimer einbauen, um längere Strecken zu überwinden. Dabei handelt es sich um Bauteile, die das Signal verstärken und damit stabilisieren.

Bei PCIe 5.0 kommen diese Bauteile ebenfalls zum Einsatz. Statt einer Dämpfung von 28 dB sind nun 36 dB spezifiziert, um den doppelt so hohen Datendurchsatz zu ermöglichen. Dafür braucht es sowohl hochwertige Signalwege als auch Redriver und Retimer. Die Folge sind wohl etwas teurere Motherboards. Allerdings fallen Intel und AMD wohl nicht direkt mit der Tür ins Haus, was PCIe 5.0 anbelangt. Die letzten Leaks zeigen, dass die kommende Alder Lake-Generation nur für den ersten x16-Slot 16 PCIe 5.0-Lanes zur Verfügung stellt. Alle anderen Lanes sind wie gehabt PCIe 4.0. Intel sieht den Einsatz von PCIe 5.0 derzeit also vor allem bei größeren Erweiterungen wie Grafikkarten, aber nicht bei Speicher. Ein ähnliches Vorgehen erwarten wir auch von AMD mit Zen 4 alias Raphael.

Wann kommen DDR5 und PCIe 5.0?

Während PCIe 4.0 noch relativ jung und aktuell ist, wird sich beim Arbeitsspeicherstandard nun der ein- oder andere wundern, wo denn eigentlich der Nachfolger namens DDR5 bleibt. DDR5 ist seit Anfang 2020 fertig spezifiziert und wurde am 14. Juli 2020 endgültig releast. Ursprünglich sollte der Standard sogar schon im Jahr 2018 von er JEDEC veröffentlicht werden. Im Jahr 2021 ist es nun soweit: die ersten Prozessoren sollen den Standard unterstützen. Diesmal prescht Intel vor. Die kommende Desktop-Generation namens Alder Lake-S soll neben der neuen Hybrid-Architektur und dem Umstieg bei der Fertigung auf 10nm Enhanced SuperFin erstmals DDR5 unterstützen. Im Herbst 2021 kommt Alder Lake-S laut den letzten Leaks und Roadmaps auf den Markt. Ebenfalls noch 2021 soll mit Sapphire Rapids auch die erste Server-Generation von Intel mit DDR5-Support erscheinen. AMD dürfte den Standard erst mit Zen 4, also Ryzen 7000/Raphael bzw. Epyc 7004/Genoa unterstützen, welche frühestens im Jahr 2022 auf den Markt kommen sollen.

Etwas kurios wird es jetzt allerdings im Bezug auf PCIe 5.0, den Nachfolger von PCIe 4.0. Der Standard wurde bereits 2019 von der PCI-SIG spezifiziert und releast. Zu diesem Zeitpunkt war aber gerade einmal PCIe 4.0-Hardware auf dem Mainstream-Markt angekommen. Hier war AMD mit Ryzen 3000 und den Navi-GPUs Erster. Anders sieht es bei Intel aus. Erst Ende 2020 kam PCIe 4.0 mit Tiger Lake zumindest in die Mobile-CPUs, im Desktop zog Intel mit Rocket Lake-S erst im März 2021 nach. Doch der Nachfolger Alder Lake-S, der nur ein halbes Jahr nach Rocket Lake-S auf den Markt kommen soll, kann bereits PCIe 5.0. Das bestätigt eine geleakte Präsentation. Demnach soll Alder Lake-S ganze 16 PCIe 5.0-Lanes integriert haben. Damit hat Intel PCIe 4.0 im Desktop fast übersprungen, gäbe es Rocket Lake-S nicht. PCIe 5.0 kommt also bei Intel noch 2021 in die ersten Computer. Bei AMD hingegen dauert es noch etwas. Erst mit Zen 4 und damit Ryzen 7000 soll es soweit sein – im Jahr 2022. Fraglich ist allerdings, wozu der noch schnellere Übertragungsstandard genutzt werden soll. Grafikkarten mit PCIe 5.0 gibt es jedenfalls noch keine.

Braucht es DDR5 und PCIe 5.0 im Gaming-PC?

Update: nach dem Release von Alder Lake gibt es bereits einige Tests, wie wichtig DDR5 ist. Wir haben alle Infos in diesem Artikel samt Kaufberatung zusammengefasst.

Bleibt noch die Frage zu klären, wie wichtig DDR5 und PCIe 5.0 eigentlich in Gaming-PCs werden wird. Prinzipiell ist technischer Fortschritt immer wünschenswert. So war schon der Umstieg auf DDR4 ein Meilenstein im PC-Segment. Mit DDR5 kommt noch einmal einiges an Bandbreite dazu. Vor allem Serveranwendungen können davon profitieren, aber auch im PC-Segment wird sich der Geschwindigkeitsvorteil schnell zeigen. Natürlich braucht es dafür aber auch noch Tests. Je nach Verbreitung sollte man aber ab Ende des Jahres erwägen, bei einem neuen PC auf DDR5 zu setzen. Ein Umstieg von DDR4 ist nicht ohne Wechsel von CPU und Motherboard möglich. Daher lohnt sich das Aufrüsten nur wegen DDR5 vermutlich nicht.

Etwas anders sieht es hingegen bei PCIe 5.0 aus. Mit Ryzen 3000 kam der Vorgänger erstmals auf den Markt. AMD hat zwar bereits mit den Radeon RX 5000-Grafikkarten alias Navi auf PCIe 4.0 als Schnittstelle gesetzt, Nvidia zog aber erst Ende letzten Jahres mit den GeForce RTX 3000-GPUs alias Ampere nach. Und bei den ersten Tests zeigte sich schnell: es gibt fast keine Leistungseinbußen, wenn man eine PCIe 4.0-GPU auf einer PCIe 3.0-Plattform betreibt. Das ändert sich erst seit einiger Zeit durch die Nutzung neuer Features wie AMDs Smart Access Memory oder Nvidias Resizable BAR. Auch SSDs mit PCIe 4.0 sind eher von fraglichem Nutzen für Gamer. Der Umstieg auf PCIe 5.0 seitens Intel ist natürlich logisch, da man State of the Art-Technik verbauen möchte. Grafikkarten mit dieser Schnittstelle sind allerdings in absehbarer Zeit wohl nicht am Markt. PCIe 5.0 ist damit eher eine Investition in die Zukunft – Alder Lake könnte somit eine gute Basis für viele Jahre darstellen. Und da die PCIe-Generationen stets abwärtskompatibel sind, wird es auch keine Kompatibilitätsprobleme geben.

Der Haken an Alder Lake und DDR5

Wer sich nach diesem Artikel jetzt bereits vorgenommen hat, auf Intels Alder Lake und DDR5 umzusteigen, dem müssen wir jetzt noch einen kleinen Dämpfer verpassen. Es gibt nämlich einen Haken, den Early Adopter von Alder Lake eventuell zu spüren bekommen: die Verfügbarkeit von DDR5. Aktuell sind noch keine Speicherkits am Markt erhältlich. Das hängt natürlich auch damit zusammen, dass es keine Plattform gibt, auf der man DDR5 einsetzen könnte. Intel Alder Lake wird diesen Herbst die erste Plattform sein. Allerdings könnte diese Nicht-Verfügbarkeit auch für den Marktstart gelten. Die Speicherhersteller entwickeln zwar schon seit Jahren am neuen Arbeitsspeicher, eine Produktionsumstellung im großen Stil ist allerdings noch nicht in Sicht. Deshalb ist Alder Lake prinzipiell auch zu DDR4 kompatibel. Was zuerst sehr gut und umsichtig klingt, hat allerdings einen größeren Haken: die Motherboardhersteller.

Wie im oberen Absatz erwähnt hat DDR5 ein geändertes Pin-Layout. Zwar kommen noch immer 288 Pins zum Einsatz, diese sind jetzt allerdings anders angeordnet. DDR5-Module passen daher nicht in DDR4-Bänke und umgekehrt. Die Motherboard-Hersteller müssen sich also entscheiden, ob sie noch alte Bänke für DDR4 oder neue Sockel für DDR5 verbauen. Sollte die Verfügbarkeit für Module des neuen Standards tatsächlich so schlecht sein wie angenommen, könnten viele neue Motherboard-Modelle mit DDR4-Bänken auf den Markt kommen. Ab diesem Zeitpunkt sollte man aber definitiv nicht mehr auf DDR4 setzen, da die Technik einfach nicht zukunftssicher ist. Davor warnte zuletzt auch Ian Cutress von Anandtech. Er fordert Intel sogar auf, Alder Lake nach hinten zu verschieben.

Dass überhaupt keine Module zum Marktstart verfügbar sein werden halten wir für unwahrscheinlich, und auch die Speicherhersteller warnen (noch) nicht davor. Wahrscheinlicher ist, dass anfangs nur ein geringes Angebot an DDR5-Speicher existiert, was die Module und Kits vermutlich teurer macht. Early Adopter sollten sich also auf höhere Preise gefasst machen.

Fazit: DDR5 und PCIe 5.0 gehört die Zukunft

Der PC-Markt entwickelt sich weiterhin rasant – nur die Schnittstellen sind längerfristig beständig. Noch dieses Jahr ist es aber soweit – DDR5 und PCIe 5.0 schicken nach sieben respektive zwei Jahren ihre Vorgänger langsam aber sicher in Rente. Beide Techniken verdoppeln dabei die Bandbreite und könnten in Zukunft für deutlich höhere Leistung in jeder PC-Lebenslage sorgen. Intel macht mit den Alder Lake-S-Prozessoren diesen Herbst den Anfang und unterstützt sowohl DDR5 als auch PCIe 5.0 direkt.

Für die Gamer unter uns bedeutet das allerdings erstmal nichts konkretes. Wer eine gute Gaming-Plattform hat, wird für die nächsten Jahre definitiv noch Ruhe haben. Liebäugelt man aber schon länger mit dem Aufrüsten von CPU und Motherboard, sollte man zum jetzigen Zeitpunkt definitiv auf DDR5 und PCIe 5.0 warten. Netterweise releast Intel beides auf einmal in einem Produkt – im Herbst wissen wir also auch, wie viel die Technik in realen Tests und Benchmarks bringt. Einziger Wermutstropfen im Bezug auf DDR5 könnte das anfangs eher geringe Angebot sein. Das treibt dann auch die Preise von DDR5-RAM-Kits etwas in die Höhe. Mit einer Early Adopter-Gebühr sollte man also rechnen. Bei PCIe 5.0 ist das hingegen nicht relevant, da die Schnittstelle weiterhin zu PCIe 4.0 und darunter abwärtskompatibel ist. Rüstet man auf Alder Lake-S auf ist man mit PCIe 5.0 eher gut für die Zukunft gerüstet.