Por qué la temperatura de la memoria RAM es el mayor cuello de botella

Durante muchos artículos os hemos dicho que existe una descompensación entre la velocidad de la memoria RAM y el procesador. Esto se traduce en que existe un cuello de botella claro entre ambos componentes de vuestro PC. Sin embargo, muchos se habrán hecho una pregunta que puede parecer banal o simple: ¿acaso no se pueden fabricar memorias más rápidas? Poder se puede, pero la clave está en que RAM y temperatura se llevan mal

Si queréis la respuesta rápida a porque no fabrican memorias RAM más rápidas para nuestro PC, primero de todo hemos de especificar que con ello nos referimos a la velocidad en que se transmiten los datos. Lo cual implica aumentar la velocidad de reloj a la que funcionan y al mismo tiempo el voltaje. Esto aumenta el consumo energético y debido a que no existe en el universo conocido material con 100% de eficiencia, y que pueda transmitir señales eléctricas sin desvirtuarlas, entonces lo que tenemos es que se libera calor. Por lo que el problema principal con la RAM es su temperatura y, por tanto, el exceso de calor.

¿Por qué no se fabrican memorias RAM más rápidas?

Hay muchos tipos de memoria RAM en el mercado, tanto para procesador como para tarjeta gráfica. Aunque en general tenemos dos tipos de células de memoria. El primero es la memoria SRAM que se utiliza dentro de los procesadores y, por tanto, dentro de registros y de memorias caché. La segunda es la DRAM, la cual se emplea en diferentes tipos de memoria externa al procesador como DDR, LPDDR, HBM, GDDR, etcétera. Todas ellas almacenan cada bit de memoria en la misma estructura, compuesta por un transistor y un capacitador.

SRAM DRAM

El problema es que a medida que subimos la temperatura entonces más posibilidades de que la estructura pierda la carga eléctrica almacenada en ella y con ello la información. Por lo que se llega al punto en que esta no se puede retenerla y se pierde su función principal. Dado que el procesador necesita de esta memoria para funcionar y ejecutar los programas, entonces el sobrecalentamiento de esta memoria se convierte en un problema.

La temperatura límite de la RAM para ello son los 85 °C por norma general, e incluso algunos módulos están pensados para funcionar a velocidades más bajas. Debido a que la DRAM requiere constantes refrescos, si la temperatura de la RAM sube, entonces estos han de ser más frecuentes. ¿La paradoja? Dicha operación aún más calor en la RAM. Por lo que al final el resultado acaba siendo el mismo. Como curiosidad, el 5% de la circuitería de la RAM no se usa para almacenar ni transmitir datos, sino para evitar que se pierdan.

¿SRAM como memoria RAM en vez de DRAM?

La SRAM, en cambio, no tiene este problema, al no necesitar refrescarse, pero debido a que necesita más transistores por bit no puede dar tanta capacidad de almacenamiento. Es por ello que no vemos memoria SRAM como RAM del sistema y tampoco DRAM a altas velocidades como caché. En el segundo caso, no podría funcionar a la velocidad del procesador y sería un cuello de botella para el rendimiento. Es más, el motivo por el cual AMD ha optado que la V-Cache sea SRAM y no DRAM es precisamente por el problema de la temperatura.

Por lo que si bien es cierto que podríamos ver chips de memoria SRAM, nos encontraríamos con que por ejemplo que 2 GB de memoria SRAM nos costarían como 8 de memoria DRAM. Teniendo en cuanta lo mal optimizadas que están las aplicaciones en lo que al uso de la cantidad de memoria se refiere. Por otro lado, las interfaces de comunicación no pasarían a consumir menos, sino incluso más y, por tanto, esto aumentaría de manera sustancial el consumo energético.

El problema de la temperatura de la RAM se agravará en el futuro

El otro punto existente es el hecho que la solución de la industria en conjunto ha sido la de pisar el acelerador y aumentar el consumo medio de cada uno de los ordenadores. En medio de un mundo en el que toda la acción de los diferentes ejecutivos en todo el mundo es reducir la huella del carbono, pues la lógica es que tarde o temprano los diferentes fabricantes se van a dar contra un muro de regulaciones y restricciones en este punto. Algo que tienen en cuenta a largo plazo, pero no a corto y tampoco a medio plazo.

Planta Energética Carbón

Por el momento la memoria RAM no se ha visto «beneficiada» de los aumentos de consumo pertinentes. Sin embargo, ya hemos visto algún que otro modelo, el cual no deja de ser una curiosidad, con refrigeración activa y, por tanto, usando ventiladores. Tampoco nos podemos olvidar que una vez que el estándar CXL se haya estandarizado es posible que veamos módulos de memoria no en forma de módulos DIMM, sino en interfaces PCI Express y en consecuencia como tarjetas con su refrigeración. Sinceramente y desde aquí esperemos que esto no ocurra jamás.

Aunque, y ya para terminar, va a ser un desafío enorme en memorias futuras con mayor capacidad. A medida que se disminuye la distancia entre transistores al hacerlos más pequeños más aumentan los problemas de ahogamiento térmico. Por lo que la temperatura en la RAM no solo es un problema de cara a su velocidad, sino también a la hora de almacenar datos. De ahí a que desde hace tiempo que los saltos en capacidad ya no son como hace unos años.

1 Comentario