DDR5-RAM übertakten: Das bringen XMP 3.0, hoher Takt und optimierte Timings

Mit Intel Alder Lake hält ein neuer Speicherstandard Einzug in den PC: RAM nach DDR5. Da auch die zwölfte Generation von Intel von hohen RAM-Taktraten und optimierten -Timings profitiert, stellt sich die Frage, was das beste Vorgehen bei DDR5 ist, um Erfolge zu erzielen. Community-Mitglied Alexander liefert die Antwort.

Der Autor dieses Artikels ist mit dem Benutzernamen Esenel im ComputerBase-Forum registriert und für seine Expertise auf dem Gebiet RAM-OC bekannt. In den Community-Benchmark-Tests belegt er in der Regel, auch dank schneller CPU und GPU, aber ebenso dank bis zum Optimum getriebener RAM-Einstellungen erste Plätze. Der Speicher wurde von den jeweiligen Firmen nach Anfrage der Redaktion leihweise zur Verfügung gestellt.

DDR5: RAM-OC-Odyssee durch den Beta-BIOS-Dschungel

Mit Intel Alder Lake als 12. Gen Core (Test) und DDR5 hält für Enthusiasten eine neue Spielwiese Einzug in den PC. Erste Gehversuche mit der neuen Technik sind allerdings noch mit Hindernissen und Irrfahrten geschmückt. Je nach verbauten Speicherchips auf den DDR5-Modulen spielt vor allem das genutzte BIOS eine sehr große Rolle und entscheidet schlussendlich, ob der PC selbst im JEDEC-Betrieb korrekt startet oder eben nicht. Von DDR4 bekannte „Gesetzmäßigkeiten“ scheinen dabei zumindest zum Start nicht zu gelten.

Wo bei DDR4 seit Jahren die allseits beliebten Samsung-Speicherchips (B-Die) die Messlatte auf Intel-Systeme gelegt haben, verdunkelt sich das Bild für Samsung-Speicherchips bei DDR5 zum Start. Nur mit diesen Chips kam es zu dem Problem, dass ein Boot nicht einmal im JEDEC-Profil möglich war – XMP 3.0 war davon ebenfalls betroffen. Aber auch die Hynix-Speicherchips waren von dieser Problematik nicht ausgenommen.

Lobenswert ist in diesem Zusammenhang allerdings der Einsatz von ASUS durch Peter „Shamino“ Tan zu nennen: Innerhalb kürzester Zeit standen im Testzeitraum drei überarbeitete BIOS-Varianten zur Verfügung und konnten die Probleme beseitigen. Bei den Micron-Speicherchips konnte ein solches Verhalten von Anfang an nicht festgestellt werden.

Drei DDR5-RAM-Kits, drei Chip-Hersteller im Test

Für diesen Test standen drei RAM-Kits mit drei aktuell verfügbaren unterschiedlichen Speicherchips zur Verfügung, wobei keiner der Hersteller den dauerhaften Einsatz des selben Speicherlieferanten garantiert.

• Corsair Dominator Platinum RGB 5200 (Special Edition) mit Micron-Speicherchips
• G.Skill Trident Z5 RGB 5.600 mit Samsung-Speicherchips
• Teamgroup T-Force Delta RGB 6.400 mit Hynix-Speicherchips

Die technischen Eckdaten der Module lesen sich wie folgt:

Hersteller	Taktfrequenz	Timings	VDD Spannung	Speicherchip	Größe
Corsair	5.200 MHz	36-38-38-74-2T	1.20V	Micron	32 GB – 2 x 16 GB
G.Skill	5.600 MHz	36-36-36-76-2T	1.20V	Samsung	32 GB – 2 x 16 GB
Teamgroup	6.400 MHz	40-40-40-84-2T	1.35V	Hynix	32 GB – 2 x 16 GB

Die Einstellungen für den folgenden Testparcours

Für den Testparcours wurden die XMP-3.0-Profile der Speicherkits und jeweils ein optimiertes Übertaktungsprofil verwendet. Als Vergleichsbasis dient die JEDEC-Spezifikation der Plattform für zwei DIMM-Module auf dem Zwei-DIMM-Slot-Mainboard Asus ROG Maximus Z690 Apex, DDR5-4800 MHz, und die wesentlich geläufigere Spezifikation DDR5-4400 MHz für zwei DIMM-Module auf einem Vier-Slot-Board. Beide wurden mit den Modulen von Corsair abgebildet.

Hersteller	Taktfrequenz	Timings	VDD-Spannung	Speicherchips
Corsair	4.400 MHz (JEDEC)	40-40-40-76-2T	1.10V	Micron
Corsair	4.800 MHz (JEDEC)	40-40-40-76-2T	1.10V	Micron
Corsair	5.200 MHz (XMP 3.0)	36-38-38-74-2T	1.20V	Micron
Corsair	5.400 MHz (OC)	36-38-38-74-2T	1.30V	Micron
G.Skill	5.600 MHz (XMP 3.0)	36-36-36-76-2T	1.20V	Samsung
G.Skill	6.000 MHz (OC)	32-35-35-52-2T	1.435V	Samsung
Teamgroup	6.400 MHz (XMP 3.0)	40-40-40-84-2T	1.35V	Hynix
Teamgroup	6.400 MHz (OC)	40-40-40-52-2T	1.375V	Hynix

OC setzt höhere Spannungen voraus

Um die Taktraten und Timings im übertakteten Zustand zu erreichen, war es notwendig, die Spannung weiter anzuheben. Bei DDR5 gibt es aktuell fünf verschiedene Spannungen, die für das Übertakten des Arbeitsspeichers eine Rolle spielen: VDD, VDDQ, IVR TX VDDQ, IMC VDD und IVR SA. Eine Erläuterung all dieser Spannungen würde den Rahmen dieses Tests sprengen, daher wird der Fokus auf zwei Spannungen – VDD und VDDQ – gelegt. Die anderen Spannungen können auf „Auto“ laufen.

Die auf den Corsair Dominator Platinum RGB (Special Edition) verbauten Micron-Speicherchips skalieren wenig bis gar nicht über die Spannung. Mit moderater Spannung von 1,30 Volt VDD und 1,35 Volt VDDQ ist bei DDR5-5400 bzw. DDR5-5600 MHz schnell ein Maximum erreicht. Probleme mit den Temperaturen gab es bei den Corsair-Modulen keine.

Die Module von G.Skill laufen (zu) heiß

Ganz im Gegensatz zu den G.Skill-Modulen. Die Vermutung liegt nahe, dass deren neuer Heatspreader die Verlustleistung nicht gut abführt – das darf natürlich nicht sein. Doch bereits im XMP-3.0-Betrieb unter Einsatz eines separaten Lüfters für die RAM-Kühlung mit 2.000 U/min fällt die Temperatur des RAM-Kits nicht unter 50 °C. Offensichtlich hapert es am Übergang von den Chips zum Kühler.

Die Teamgroup-Module mit Hynix-Speicherchips boten am Ende auch temperaturbedingt das höchste OC-Potential. Optisch ist das Kühlsystem gegenüber den anderen RAM-Kits nicht der große Hingucker, glänzt jedoch mit guter Wärmeabfuhr und die Chips skalieren gut über die Spannungen. Selbst bei einer Spannung von 1,435V VDD lagen die Temperaturen bei niedrigen 42 °C.

Z690-BIOS-Versionen: eine Leidensgeschichte

Für den Test kam das mit nur zwei DIMM-Slots explizit auf RAM-OC ausgelegte Asus ROG Maximus Z690 Apex zum Einsatz. Die BIOS-Version 0231 des Auslieferungszustandes wurde wie die Version 0702, die die Presse für die Alder-Lake-Tests zum 4. November 2021 erhalten hatte, übersprungen, da Asus direkt ein weiteres optimiertes BIOS 007(0) zur Verfügung stellte. Das war für mehr Stabilität mit Speicher-ICs von Micron gedacht und blieb auch während der Stabilitäts- sowie Leistungstests auf dem ersten BIOS-Chip. Zum Glück hat das Apex zwei.

Denn als das Kit von Teamgroup mit den Hynix-ICs zum Einsatz kam, wurde BIOS 007(0) weiterhin für erste Tests benutzt, zeigte allerdings, dass es nicht gut damit zusammenarbeitete. Zum Glück war Asus über „Shamino“ bereits gefühlte 100 BIOS-Versionen weiter und BIOS 0093, mutmaßlich besser für Hynix-ICs, fand seinen Weg auf BIOS-Chip Nummer 2. Damit war es mir möglich, die Stabilität im OC-Betrieb durch TestMem5 und Karhu RAM Test zu validieren. Auch die Messungen zur Leistung wurden damit durchgeführt.

Der Wechsel auf den Speicher von G.Skill mit ICs von Samsung zeigte dann wiederum: BIOS 0093 tut es nicht. „BIOS-Generator“ Shamino stellte daraufhin 0010 als „XMP Hotfix“ für die Trident Z Serie zur Verfügung und diese Version ermöglichte den sauberen Betrieb im XMP- und dem gewählten OC-Profil. Diese Version wurde auch für die Leistungsmessungen der Trident-Z-Module verwendet.

Während dieser Artikel auf die Zielgrade ging, wurden für das Apex gleich zwei weitere BIOS-Versionen, 0811 für mehr Stabilität bei der Nutzung von XMP und ein Spezial-BIOS mit der Versionsnummer 0021, veröffentlicht. Man sieht: Das Testen nimmt vorerst kein Ende.

Stabilitätstests: Warum dieser Aufwand?

Für alle Stabilitätstests wurde eine separate Windows-Installation verwendet. Zum Glück. Denn einmal ein viel zu scharfes Setting versucht und schon hatte sich Windows 11 verabschiedet, was drei Tage Debugging nach sich zog. Denn jedes Mal, während Karhu lief und parallel eine Anwendung geöffnet wurde, kam ein Fehler, auch wenn der Rechner davor drei Stunden fehlerfrei lief. Daher empfiehlt es sich immer, eine separate Festplatte mit Windows für solche Tests zu verwenden.

Ein fertiges Setting wurde erst dann für stabil erklärt, wenn es 20 Zyklen durch TestMem5 mit dem Profil 1usmus_v3 (ca. 2 h Laufzeit) und 10.000 % Karhu (ca. 3 h) durchhielt. Einzelne Settings wurden auch noch mit HCI MemTest (3 h) gegengeprüft. Bei Alder Lake hat sich dabei gezeigt, dass TM5 sehr schnell auf Instabilitäten reagiert.

Warum man diesen enormen Aufwand überhaupt auf sich nimmt? Natürlich einerseits aus Spaß an der Materie, aber hauptsächlich weil die meiste Leistung in der Reduktion der Sekundär- und Tertiär-Timings des Arbeitsspeichers liegt. Es bringt meist relativ wenig, nur das XMP zu laden und dadurch auf einen enormen Leistungssprung zu hoffen. Wer Ergebnisse sehen will, muss in die Details einsteigen – und das kostet Zeit. Dass das trotzdem nicht immer von Erfolg gekrönt ist, werden allerdings die Testergebnisse auf den folgenden Seite zeigen.