DDR4・DDR5、LPDDR4・LPDDR5、GDDR6・GDDR7の違いを徹底解説

コンピュータ（大小を問わず）は、ストレージに結果を保存する前にデータ処理のために揮発性メモリ（DRAM）に依存しています。メモリの種類はデバイスごとに異なり、主にサイズや消費電力要件によって決まります。

• DDR5/DDR4 メモリは、高性能ノートPC、デスクトップ、ワークステーションで一般的に使用されています。
• LPDDR5/LPDDR4 は、スマートフォンや省電力ノートPCに最適な選択肢です。
• GDDR6/GDDR7 は、グラフィックスカードに使用されています。

デスクトップRAM vs. モバイルRAM vs. GPU RAM

これらの異なる規格の代わりに、すべてのコンピュータで共通のメモリを使用しない理由は何でしょうか。コンピュータハードウェアではよくあることですが、これはデバイスごとの消費電力や性能要件に起因しています。

• デスクトップPCやノートPCはメモリ要求が高く、プロセッサが逐次的にデータを処理するためレイテンシも小さく求められます。電力効率はあまり重視されないため、メモリは高電圧・高消費電力で動作します。
• モバイル機器（スマートフォンやコンバーチブルPC）は電力効率が最優先です。そのため、メモリは低電圧で駆動し、バッテリー寿命を延ばします。帯域幅はデスクトップと同等ですが、レイテンシは比較的高めです。
• GPUは大規模な並列処理を行うため、帯域幅で高いレイテンシを隠蔽します。そのため、グラフィックスメモリは最も高い帯域幅と消費電力を持ち、レイテンシも高くなります。

DRAMとメモリに関するFAQ

バースト長: CPUやキャッシュが新しいデータを要求すると、メモリモジュールにアドレスが送られ、該当の行と列が特定されます。列全体がメモリバスを通じてバースト（ワード単位）で送られます。

• DDR4はバースト長8。1ワードは64ビット（チャネルごと）なので、バーストごとに最大128バイトまたは16ビット相当のデータが送信されます。
• DDR5はバースト長が16に拡張され、バスは32ビットのサブチャネルに分割されています。そのため、DIMMあたり2つの16ビットバーストがあります。

プリフェッチは、DRAMコアがCPUやキャッシュから明示的に要求される前に内部で取得するデータ量です。プリフェッチされたデータにより、必要時にバス経由で高速なアクセスが可能になります。DDR5、GDDR6/GDDR7、LPDDR5は、チャネルごとに16n（16ワード）のプリフェッチ深度を持っています。

バースト長 = プリフェッチ × バス幅

デスクトップRAM：DDR4 vs. DDR5

DDR4は過去10年間PCの標準メモリ規格でしたが、現在はほとんどDDR5に置き換えられています。DDR5はより大容量、高帯域幅、高効率を実現しています。

DDR5はDDR4の2倍の速度と4倍のダイ密度を実現しています。また、省電力化、オンダイECC対応、64ビットチャネルを2つの独立した32ビットサブチャネルに分割しています。

モバイルRAM：LPDDR4 vs. LPDDR5

LPDDR4およびLPDDR5は、PC向け規格と同様のデータレートを持ちながら、バス幅は半分です。そのため帯域幅も半減します。一方、低電圧により大きな効率向上が得られます。

GPU RAM：GDDR6 vs. GDDR7

グラフィックスメモリは帯域幅が最重要です。これにより、大規模並列プロセッサは多数のタスクグループを頻繁に切り替え、高効率を維持できます。DDRやLPDDRは1クロックサイクルあたり2ビットを転送しますが、GDDR7はPAM 3信号を用い1サイクルあたり3ビットを転送します。

• GDDR7はハイエンドGPUで28Gbpsに達し、384-bitバスでは最大1.5TB/sの帯域幅を提供します。
• GDDR6は16nプリフェッチと高クロック（～20Gbps）により、約1TB/sの帯域幅を達成します。
• GDDR6XはPAM-4信号（1サイクル4ビット）で内部クロックを抑えつつも帯域幅を向上させています。