Waarom werken vier DDR5 RAM-modules niet altijd stabiel?

Wie een DDR5-systeem bouwt en hoge geheugensnelheden belangrijk vindt, is over het algemeen beter af met twee modules dan met vier.

De overdrachtssnelheid van DDR5-geheugen ligt hoger dan bij DDR4. Maar DDR5 heeft ook een eigenaardigheid waar veel pc-liefhebbers bij het bouwen van een eigen systeem tegenaan lopen. DDR5 RAM-modules werken namelijk niet altijd stabiel op de snelheid waar je op inzet en die je dus verwacht.

Een systeem dat met twee modules probleemloos op bijvoorbeeld 6000 MT/s draait, kan met vier identieke modules ineens vastlopen, naar een veel lagere snelheid terugvallen of helemaal niet opstarten. Dit hoeft niet te betekenen dat het RAM-geheugen defect is. Het probleem zit meestal in de combinatie van het aantal geheugenmodules, de geheugencontroller in de processor en het moederbord.

DDR5 werkt met zeer hoge overdrachtssnelheden. Een snelheid van 6000 MT/s betekent dat er per geheugenkanaal tot 6000 miljoen gegevensoverdrachten per seconde plaatsvinden. MT/s staat voor megatransfers per seconde, niet voor megahertz. 6000 MT/s betekent dus niet dat het geheugen op 6000 MHz draait. 

De elektrische signalen die deze gegevens vervoeren, moeten daardoor zeer nauwkeurig op het juiste moment aankomen en worden uitgelezen. Bij zulke hoge snelheden is er steeds minder ruimte voor afwijkingen. Elektrische ruis, kleine signaalreflecties en verschillen in timing kunnen ervoor zorgen dat een signaal niet meer betrouwbaar wordt geïnterpreteerd. De marge waarbinnen een signaal nog correct wordt gelezen, wordt daardoor kleiner naarmate de snelheid verder toeneemt. 

Met vier RAM-modules wordt de situatie nog complexer. Er zijn meer geheugenchips en verbindingen actief op de geheugenbus, waardoor het elektrische signaal zwaarder wordt belast en er meer mogelijkheden zijn voor signaalvervorming en reflecties. De geheugencontroller in de processor moet deze signalen ook onder die omstandigheden nog steeds betrouwbaar verwerken. 

Daarom kan een systeem met twee modules bijvoorbeeld probleemloos 6000 MT/s halen, terwijl dezelfde processor en hetzelfde geheugen met vier modules niet meer stabiel zijn op die snelheid. Een optie is dan om de geheugensnelheid iets te verlagen, bijvoorbeeld van 6000 naar 5600 MT/s, zodat er weer voldoende stabiliteitsmarge ontstaat. 

De geheugencontroller, oftewel de Integrated Memory Controller (IMC), bevindt zich meestal in de processor. Deze controller bepaalt voor een groot deel hoe snel en met hoeveel modules het systeem stabiel kan werken.

Niet iedere processor heeft exact dezelfde geheugencontroller. Twee exemplaren van hetzelfde processormodel kunnen in de praktijk zelfs verschillend geheugen overklokken. Dat komt door kleine verschillen in de kwaliteit van het silicium en de productie. Dit principe wordt ook wel de silicon lottery genoemd.

Een processor kan bijvoorbeeld met twee DDR5-modules probleemloos 6400 MT/s halen, terwijl een ander exemplaar met dezelfde specificaties al bij 6000 MT/s problemen krijgt. Voeg vervolgens twee extra modules toe en de maximale stabiele snelheid kan nog verder dalen.

Daarom is de snelheid die op een geheugenkit staat niet automatisch gegarandeerd wanneer je vier modules gebruikt.

Veel DDR5-geheugen wordt aangeboden met een hoge geadverteerde snelheid, bijvoorbeeld 6000 MT/s, 6400 MT/s of zelfs hoger. Die snelheid is echter niet altijd de snelheid waarmee het geheugen standaard uit de doos komt. In veel gevallen wordt de hogere snelheid bereikt door middel van een vooraf ingesteld overclockprofiel.

Bij systemen met een Intel-processor heet zo'n profiel meestal XMP (Extreme Memory Profile). Bij AMD-systemen wordt vaak EXPO gebruikt. Deze profielen bevatten instellingen voor onder andere de geheugensnelheid, timings en spanning. In plaats van al deze waarden handmatig in het BIOS in te stellen, kun je het profiel eenvoudig activeren.

Zonder XMP of EXPO draait het geheugen doorgaans op een lagere JEDEC-snelheid, dit is de officiële standaardsnelheid waarop het geheugen gegarandeerd moet kunnen werken. Een DDR5-kit die bijvoorbeeld als 6000 MT/s wordt verkocht, kan zonder geactiveerd profiel dus aanzienlijk lager worden ingesteld.

Het activeren van XMP of EXPO kan daardoor een merkbaar verschil maken in de prestaties van een systeem. De geadverteerde snelheid van een DDR5-kit betekent dus niet automatisch dat je die snelheid gebruikt; het bijbehorende profiel moet vaak eerst in het BIOS worden ingeschakeld.

Vier DDR5-modules gebruiken is niet per definitie een probleem, maar het kan de stabiliteit en maximale geheugensnelheid van een systeem aanzienlijk beperken. Waar twee modules bijvoorbeeld probleemloos op 6000 MT/s kunnen draaien, kan dezelfde combinatie met vier modules instabiel worden of automatisch op een lagere snelheid gaan werken.

Wie een DDR5-systeem bouwt en hoge geheugensnelheden belangrijk vindt, is daarom meestal beter af met twee modules dan met vier.