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買12代Alder Lake難道「非5不可」?DDR4、DDR5記憶體效能差異實測,Feat TUF Gaming Z690-Plus WIFI D4

文.圖/Lucky 2021-12-27 09:00:00
Intel第12代處理器Alder Lake在解禁開賣後,一別以往的頹勢、在效能表現上締造了相當不錯的口碑,同時新世代DDR5記憶體、PCIe 5.0通道的支援也為相關周邊製造了不小的話題,其中又以頻寬更高且已經能夠即刻入手的DDR5記憶體最受廠商和玩家們的注目。

然而關於Alder Lake處理器是否要搭配DDR5記憶體卻有著不小的爭議,有一些測試結果發現12代處理器若不使用DDR5記憶體的話,眾多程式的表現將會大打折扣,但又有另一派測試覺得DDR5對於實際體驗幫助收效有限,若非預算充裕或打算嘗鮮體驗,並不值得花費更高的成本;究竟哪一方論調才更有道理,本次將一口氣使用最基本的DDR4-2666、高規的DDR4-4000、DDR5-5200記憶體來進行實測,驗證新、舊世代間的記憶體對於整體效能的影響。


DDR5記憶體優/缺點介紹
在進行實際的效能測試之前,就先來認識新一代DDR5記憶體在設計上與過往有何不同,以及在其規範下所帶來的優勢和缺憾吧!

首先在優點方面,最明顯的自然是「更大的頻寬」,根據JEDEC固態技術協會所給出的定義,DDR5規格在開發的初衷就是要帶來比「DDR4高出一倍」的資料傳輸效能,為了達到此目的,DDR5晶片不光是基礎時脈直接從DDR4時代的2,133 MHz、2,666 MHz大幅上調到了4,800 MHz,儲存單元的Bank Group組成數量也從16個為一組提升到32個,以此提升整體檔案的傳輸效率。

更甚者,從DDR3時代就一直沿用,已有十多年未曾變動的BL長度(Burst Length,突發長度),也終於從BL 8提升到BL 16,還讓單條記憶體具備「雙通道」傳輸功能,綜合以上的各項改變,讓DDR5的理論最大頻寬可以上看8.4 Gbps,遠遠超越DDR4的3.2 Gbps!

DDR5將基礎時脈、BL長度、Bank數量通通翻倍,以達到更快、更大的傳輸效能。(圖片取自十銓科技)


另外,DDR5的顆粒配合現今各項程式日漸肥大、記憶體製造技術的上升,進一部放寬了最大容量上限,從DDR4的單支容量最大32 GB加大到了64 GB,並且導入了「On Die ECC」技術,直接在把ECC除錯功能封裝在顆粒之中,降低高速傳輸產生錯誤的風險,但須注意的是,On Die ECC是將除錯區塊塞在顆粒本身中,不是像工業級記憶體那樣額外鑲上獨立的除錯晶片,畢竟獨立晶片的形式成本太高,也會嚴重拖慢記憶體的傳輸效率,較不適合消費型市場的定位。

On Die ECC技術是在顆粒中加入除錯區塊,與工業級記憶體放入獨立ECC晶片的方式是不同的。(圖片取自十銓科技)


雖然DDR5沒有獨立的ECC晶片,但為了降低記憶體整體運作的功耗,DDR5記憶體將配有「PMIC電源管理晶片」,讓記憶體本身可以直接控制電壓,對比過往由主機板負責,能夠實現更為精準、即時的調控,所需的消耗的能源也相應降低,讓DDR5的基礎電壓從DDR4時代的1.2V下降到了1.1V。

與DDR4相比,DDR5記憶體的中央處會多出一塊PMIC電源管理晶片。


至於缺點方面,DDR5最大的爭議莫過於更高的延遲了,其實關於這點,JEDEC是有做出規範的,官方為DDR5設定了A、B、C三種速度評級標準,其中A級標準的標準最為嚴苛、B級次之,C級則是最慢的。

以基礎的DDR5-4800為例,若是A級的標準,記憶體CL值須在34-34-34以下,換算後的實際運算延遲時間不得高於14.17ns,這樣延遲表現反而還勝過了DDR4-2666的14.25ns!問題是能夠達到這種等級的記憶體產品數量在目前的市場上極為稀少,在克服量產上的貧頸之前,很難供應給大眾消費市場。

因此目前DDR5記憶體的主流多採用B級的標準,DDR5-4800的CL值只要落在40-40-40以內即可,只是相對的,延遲時間的上限就提升到了16.43ns,超過了DDR4-2666的14.25ns了。

JEDEC對DDR4記憶體的規範。(表格取自AnanTech)

JEDEC對DDR5記憶體提供3種等級的速度速度規範,其中A級DDR5的延遲比DDR4更少,但目前能夠達到此規範的產品可說是夢幻逸品,幾乎無從入手。(表格取自AnanTech)


運算延遲的增加會影響的範圍相當廣闊,包含拖累程式系統的速度,造成應用程式開啟的時間拉長、遊戲的FPS下降等問題,不過由於DDR5的高頻寬能夠一次性容許更多資料量進行傳輸,理論上能夠一定程度降低延遲拉長所帶來的負面影響,這一來一往之間能為電腦效能帶來多少助益,也就成了大家對於DDR5記憶體最為好奇和擔憂的部分。

而除了延遲提高之外,價格想必也是無數玩家在選購上猶豫的因素,做為初駕到的新世代產品,在同容量的前提下,DDR5的價格要比DDR4貴上2倍左右,而且因為On Die ECC、PMIC晶片加入的關係,記憶體整體所需的用料和成本都得增加,因此在價格上即便未來技術更加成熟了,想要像如今DDR4一樣一條千元有找,難度恐怕就更高了。

DDR5的價格因為製造成本上升、全缺晶片短缺等原因,價格有緩步攀升的趨勢,一條基本款的DDR5-4800 16GB就要價約4,000元。


說到成本,DDR4和DDR5之間是無法相容的,兩者的金手指設計上的外觀也不同,想要混差是不可能的,同時結至小編在撰稿的當下,主要的主機板大廠也還未推出同時配有DDR4+DDR5插槽的主機板,換言之玩家在換機的當下就必須在兩個世代間做出決定,是要買下支援DDR4的主機板減少換機成本,還是忍痛再追加數千元的預算,直衝DDR5了。

DDR5記憶體的金手指和DDR4是不同的,必須購買相對應的主機板才行。


也因為目前還沒有主機板設計成可以支援兩個世代記憶體混插,同時廠商似乎也無意推出雙版本的主機板,畢竟以現在DDR5記憶體的價位,客群很明顯是的是以高階族群為優先,故小編在這次測試上,也決定讓主機板的配置極端化,DDR5的平台選用華碩的旗艦主力ROG Maximus Z690 Hero,而DDR4的平台則換成接下來要開箱的入門生力軍TUF Gaming Z690-PLUS WIFI D4,透過硬體的差異極端化,看看是否能夠讓DDR4、DDR5之間的效能差異變得更為顯著。

DDR5與其他記憶體種類的規格比較。


TUF Gaming Z690-PLUS WIFI D4開箱
本次實測的DDR4平台使用TUF Gaming Z690-PLUS WIFI D4主機板。


TUF Gaming Z690-PLUS WIFI D4在定位上屬於華碩Z690主機板系列中偏入門級的產品,但為了滿足12代處理器的功號需求,整體的用料上依然準備的相當扎實,厚實的MOSFET散熱片底下採14+1相的供電設計,且每個模組均能承受80A的電流,為CPU提供充足的電力抽取環境,並如同前文所說,這塊主機板的4條記憶體插槽支援的現今主流的DDR4,讓玩家對電腦汰舊換新的時候可以省下額外添購記憶體的開銷。

主機板維持著TUF Gaming系列招牌的黑色搭配黃色點綴的軍事硬派設計。

主機板的背面。

從側面看過去,MOSFET散熱片相當頗具分量。

14+1相的CPU供電模組。

12代處理器專用的LGA1700腳位。

CPU供電採8+4 Pin設計。

4組DDR4的記憶體插槽有使用雙色設計來區別安裝位置,24 Pin主機板供電一旁提供一組USB 3.2 Gen2和USB 3.2 Gen1的前面板插槽。

主機側邊黃色透明裝飾具備RGB元素,通電後可以自由調整喜愛的色彩。


而在記憶體以外的擴充性上,Z690-PLUS WIFI D4可以說是有著相當十足的進步,整塊主機板備有兩組PCIeX16、2組PCIex1和1組PCIex4,其中第一組有金屬鎧甲包覆的PCIeX16支援了PCIe 5.0通道,剩餘的PCIe插槽則全部都是走PCIe 3.0通道。

主機板準備2組PCIex16、1組PCIex4、2組PCIex1、4組M.2插槽,但其中一個未提供金屬散熱片。

有金屬鎧甲覆蓋的PCIex16支援PCIe 5.0通道。

所有未用金屬鎧甲包覆的PCIe插槽都走PCIe 3.0通道。


至於PCIe 4.0通道的部分則全部供應給了M.2插槽,讓主機板最高可以一次性插入4組PCIe 4.0 M.2 SSD,且由於每個插槽都享有完整的獨立通道,所以就算4組槽位全部插好插滿,也不必擔心頻寬分流的問題。

所有M.2插槽都支援PCIe 4.0x4通道,但只有未用散熱片覆蓋的插槽支援SATA模式。

南橋散熱遮罩使用雙層設計,上層是印有TUF Gaming LOGO的壓克力飾板,下方才是真正用於散熱的金屬塊。

Z690南橋晶片組。

nuvoTon的環控晶片。

主機板左下角的音源晶片有用抗干擾遮罩覆蓋。

左下方的連接埠備有音源、風扇、2組ARGB和Thunderbolt腳針。

右下角準備2組USB 2.0、2組風扇、2組SATA 6Gbps、

主機板右側邊還有2組SATA 6Gbps。


同樣在擴充性獲得強化的還有主機板的後方I/O,主機板這一次USB Type A全面捨棄了USB 2.0,改提供4組USB 3.2 Gen 1 和2組USB 3.2 Gen 2;USB Type C則升級為兩組,傳輸標準則分別為USB 3.2 Gen2x2和USB 3.2 Gen1。網路連線的部分則配有2.5G RJ-45網路孔以及支援Wi-Fi 6E無線通訊。

後端I/O準備了Display Port、HDMI、4組USB 3.2 Gen1、2組USB 3.2 Gen 2、1組USB 3.2 Type C Gen2x2(左側)、1組USB 3.2 Gen 1(右側)、2.5G RJ45網路孔、Wi-Fi 6E天線、5組3.5mm音源孔和S/PDIF光纖埠。

2.5G網路晶片由Intel供應。

HDMI控制晶片是asmedia ASM1442K。


DDR4、DDR5效能差異實測
接下來就來到記憶體效能差異的實測時間,在平台的配置上,在Intel處理器的選擇上小編使用最高階的Core i9-12900K,而在記憶體選用的部分,DDR4記憶體使用的是Crucial Ballistix MAX DDR4-4000 16GBx2,但考量到此規格的記憶體極為稀有昂貴,入手難度偏高,故在測試上,除了會設定在DDR4-4000外,還會另外加入在DDR4-2666下的效能表現,以此來做為最低標配置的性能參考;DDR5記憶體則是選用Kingston的Fury Beast DDR5-5200,容量配置同樣為16GBx2。

測試平台規格
處理器:Intel Core i9-12900K
主機板:ROG Maximus Z690 Hero (DDR5) /TUF Gaming Z690-PLUS WIFI D4 (DDR4)
記憶體:Kington Fury Beast DDR5-5200 16GB*2 / Crucial Ballistix MAX DDR4-4000 16GB*2
SSD:WD_BLACK SN850 1TB PCIe 4.0 M.2 SSD
顯示卡:MSI RTX 3080 SUPRIM X
電源:Fractal Design ION GOLD 850

DDR5-5200平台規格。

DDR4-2666平台規格。

DDR4-4000平台規格。

3種記憶體在AIDIA64 EXTREME中的速度表現。


先來看看常見的基本跑分項目,Core i9-12900K不論使用的是DDR4還是DDR5記憶體,在CPU-Z中的分數別無二致,單核心都可以達到800分以上,多核心則都可以上到1.1萬分,可以確認更換主機板平台不會對處理器的發揮造成明顯影響。

不同速度的記憶體在CPU-Z中的跑分差異不大。


接著在3DMARK中,DDR5記憶體對於重視單核心效能的Time Spy起到顯著的作用,能夠取得達到1.8萬分以上的成績,而DDR4-4000、DDR4-2666就滑落到1.7萬分,只是DDR5的這份優勢在換到畫質更高的Time Spy Extreme就嚴重減少,DDR4-2666和DDR5-5200之間的差距僅約100分。

Time Spy跑分中可以看出記憶體速度確實會對跑分造成些許影響。


在看重多核心運算的Fire Strike中,DDR5記憶體對Core i9-12900K影響就更顯著了,DDR5記憶體能夠比DDR4再高出1,000分,且有趣的是,Fire Strike的跑分似乎不受DDR4速度影響,以至於使用DDR4-2666和DDR4-4000所得出的跑分成績基本相同。

DDR5在Fire Strike中的跑分能夠比DDR4高出一小截,但DDR4在不同的速度下成績基本沒有差別。


使用PCMARK 10進行日常生活使用的模擬測試,若單以總分來看,記憶體的速度確實可以帶來更好的效能,只是幅度相當有限,整體增幅約100~200分左右。若仔細看細項的話,便能發現記憶體所能帶來的助益並非全面性的,像是在「生產力」測試中,DDR4-4000的表現和DDR5-5200同級,由此可以推敲出記憶體速度對效能的發揮是相當受到程式類型和應用場合的影響。

在PCMARK 10中不同的項目對於記憶體速度的敏感度不同因此跑分互有消長,在最終總分結算時,DDR5-5200可以比最基礎的DDR4-2666高出約300分。


輪到遊戲實戰,所有的遊戲均設定在在最高畫質,關閉垂直同步、動態解析度縮放等會干擾FPS值的選項,若遊戲支援光線追蹤、FSR、DLSS則一律調整為畫質模式。

整體而言,DDR5記憶體在低解析度的狀態下,能夠對於多數遊戲的體驗帶來相當明顯的增幅,像是在《模擬飛行:2020》中,使用DDR5記憶體能夠讓讓遊戲在1080P、1440P解析度下比DDR4平台高出10FPS值以上!但也不是所有遊戲都是如此,有的甚至存在邊際效應,像是在《戰爭機器5》中,DDR4-2666換成DDR4-4000之後,遊戲可以大幅提高20 FPS,可是再向上換成DDR5-5200之後,FPS數值就沒有再因此而繼續向上增加。

此外,當解析度提升到2160P之後,DDR5在效能提升上的優勢可以說是幾乎完全消失,與DDR4之間的FPS差距不是打平就只僅增加個位數,也就是說DDR5在定位上會更適合電競族群玩家,反之若喜愛用4K螢幕遊玩3A高畫質大作,多花這筆錢可能就未必值得了。

在《模擬飛行2020》為1080P、1440P解析度時,DDR5能夠比DDR4高出10 FPS以上!

《戰爭機器5》中,DDR4-4000和DDR5-5200的跑分一致,可與DDR4-2666相差20 FPS以上。

在《極地戰嚎6》中,只有1080P解析度的時候DDR5才能發揮加成功效。

《看門狗:自由軍團》在1080P解析度時,DDR5對遊戲FPS值幫助頗大,但升上1440P之後,就沒有什麼差距了。


緊接著輪到創作者測試的部分,就結果來說,DDR5對於創作者測試的助益就更為明顯了,不過比較特別的是DDR4-2666、DDR4-4000在此環節的成績是相同的,只有在換上DDR5的時候分數暴增200分之多,小編推測效能增加是來來自DDR5更大的頻寬,讓大型影像的資料在傳輸上能夠更為快速。

在Photoshop跑分中,DDR4的速度絲毫不影響跑分結果,唯有在換上DDR5之後才能獲得更高的效能分數。


相比於Photoshop只重視頻寬,Premiere Pro對記憶體的速度就顯得更為敏感了,由於影片是連續的資料流,不像照片只是單張傳輸,故根據跑分結果可以看出Premiere Pro對記憶體規格的依賴度,硬是直接讓DDR5-5200與DDR-4000間的差距拉開超過60分,與DDR4-2666更相差過100分。

Premiere Pro相當吃重記憶體的規格,不同速度的記憶體都會對跑分造成一定的影響。


買12代處理器到底要不要配DDR5記憶體?
以遊戲檔的玩家來說,DDR5對於1080P、1440P解析度畫面有奇效,但對2160P以上的效果就相當有限,以一組16GBx2的DDR5價格來算的話,至少大約需要花費約8,000元,這部分預算其實都足夠讓處理器從Core i7變Core i9、Ryzen 7變Ryzen 9了,就連價格炒得老高的顯示卡也都足夠再向上選擇更高等級的產品。更重要的是處理器和顯卡帶來的效能提升是「全面性」的,因此除非玩家的各項硬體規格都已經攻頂了,不然用以投資其他周邊反而更為划算實在。

Core i7-12700K升到Core i9-12900K不到6,000元,效能的提升會比花更多錢買DDR5記憶體有感。


至於創作者的部分,DDR5記憶體反而是值得考慮的一項投資,甚至在某些層面上,使用Intel的第12代處理器進行數位創作,就是要搭配DDR5記憶體才算是完整發揮處理器的完整潛能,之所以會這麼說的原因在於我們可以上面的測試結果發現,DDR5記憶體是突破平台效能貧頸的關鍵。

在剪輯軟體檢視不同的影片素材片段時,大量的資料就會湧入記憶體之中,對容量、頻寬都是一大考驗。


考量到創作軟體對於硬體的需求堪稱全方位,單核、多核通通不能少,眼看12代處理器單核心已將極為強大,多核心則可以透過升級DDR5記憶體的方式彌補不足之處,再加上創作軟體對於記憶體的依賴也算得上是無底洞,正所謂時間就是金錢,DDR5透過大頻寬的特性能夠讓創作更為流暢、省時,以長遠的角度來看,也未嘗不是一個可以評估的升級選項。


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