Memoria RAM, la explicación definitiva

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Historia, Evolución y Claves de la Memoria RAM

La memoria RAM (del inglés Random Access Memory o memoria de acceso aleatorio) es un componente de hardware esencial en cualquier ordenador. Se trata de la memoria principal donde el sistema almacena temporalmente los datos y programas en uso, permitiendo un acceso rápido por parte del procesador. A lo largo de las décadas, la memoria RAM ha experimentado una evolución extraordinaria en velocidad, capacidad y tecnología, pasando de almacenar unos pocos bits en tubos de rayos catódicos a manejar miles de millones de bytes en diminutos chips de silicio. En este artículo exploraremos la historia de la memoria RAM desde sus inicios, cómo se diseña y fabrica físicamente, su evolución a través de las generaciones (SDRAM, DDR, DDR2, DDR3, DDR4, DDR5) con comparativas técnicas, así como las tecnologías actuales de RAM y VRAM (memoria de video) y el papel clave de la VRAM en las tarjetas gráficas modernas.

Orígenes de la memoria RAM: de tubos y núcleos magnéticos

Los primeros pasos de la memoria de acceso aleatorio se remontan a la década de 1940. En 1947, científicos británicos desarrollaron el tubo Williams, considerado la primera implementación de RAM (Ésta es la historia de la memoria RAM). Este dispositivo usaba un tubo de rayos catódicos (CRT) para almacenar datos como puntos luminosos cargados eléctricamente en la pantalla. Al poder leer y escribir en cualquier posición de la pantalla de forma directa, ofrecía acceso aleatorio a la información almacenada. El tubo Williams resultó más rápido y compacto que los anteriores sistemas con tubos de vacío, aunque su capacidad era limitada (apenas unos pocos miles de bits) (Ésta es la historia de la memoria RAM).

Por la misma época surgió otro hito: la memoria de núcleo magnético (1947). Este tipo de RAM empleaba pequeños anillos de material ferrítico (ferrita) atravesados por cables para representar bits de información mediante imanes: cada anillo almacenaba un bit según la polaridad de su magnetización (Ésta es la historia de la memoria RAM). La matriz de núcleos magnéticos (cada uno de apenas unos milímetros) formó la base de la memoria principal en los ordenadores durante las décadas de 1950 y 1960. De hecho, los primeros ordenadores comerciales usaron memorias de núcleos magnéticos, que aunque voluminosas, eran fiables y mantenían los datos almacenados incluso sin energía (memoria no volátil). Este diseño se mantuvo como estándar hasta inicios de los años 70, cuando comenzó a ser desplazado por las memorias de semiconductores (los chips electrónicos).

En 1968, la historia de la RAM dio un salto trascendental de la mano de Robert Dennard de IBM, quien inventó la memoria RAM de estado sólido o DRAM (Dynamic Random Access Memory) (Ésta es la historia de la memoria RAM). La DRAM introdujo la idea de utilizar circuitos integrados de silicio para almacenar datos: concretamente, Dennard ideó la célula básica de DRAM con un transistor y un condensador para guardar un bit (Tamaño de las memorias : Historia y como han evolucionado hasta ahora). El condensador almacena una carga eléctrica que representa el valor del bit (0 o 1), y el transistor actúa como un interruptor para leer o refrescar esa carga miles de veces por segundo (Tamaño de las memorias : Historia y como han evolucionado hasta ahora). Esta invención permitió una memoria mucho más densa (más bits por unidad física) y sentó las bases de la RAM moderna que usamos hasta hoy.

A finales de los 60 y principios de los 70 aparecieron los primeros chips comerciales de RAM. En 1969, Intel lanzó su primer chip SRAM (Static RAM) llamado Intel 3101, con capacidad de 64 bits (Tamaño de las memorias : Historia y como han evolucionado hasta ahora). La SRAM utiliza transistores para almacenar bits sin necesidad de condensadores ni refresco constante; es más rápida pero también más costosa y con menor densidad que la DRAM (Tamaño de las memorias : Historia y como han evolucionado hasta ahora). Un año más tarde, en 1970, Intel introdujo el primer chip DRAM comercial, el Intel 1103, con capacidad de 1024 bits (1 Kb) (Tamaño de las memorias : Historia y como han evolucionado hasta ahora). Esta fue la primera vez que la memoria de semiconductores superó a la memoria de núcleos magnéticos en uso práctico, marcando el comienzo de la era de la RAM tal como la conocemos (Tamaño de las memorias : Historia y como han evolucionado hasta ahora). A partir de ahí, la capacidad de la RAM comenzó a medirse en kilobytes y luego en megabytes, creciendo de forma exponencial con cada nueva generación tecnológica.

4MiB de memoria RAM para computador VAX de fines de los 70. Los integrados de memoria DRAM se agrupan arriba, a derecha e izquierda.

 

Diseño y fabricación de la memoria RAM (cómo se hace una RAM)

La arquitectura interna de la memoria RAM moderna se basa en los principios establecidos por Dennard en la DRAM: una matriz de millones (y hoy en día, miles de millones) de celdas de memoria, donde cada celda es esencialmente un transistor + condensador que almacena un bit de datos (Tamaño de las memorias : Historia y como han evolucionado hasta ahora). Estas celdas se organizan en filas y columnas dentro de un chip. Para leer o escribir un dato, la circuitería de control selecciona una fila (activa un wordline) y una columna (bitline) accediendo al condensador de la celda en esa posición. Dado que los condensadores tienden a perder su carga con el tiempo, la memoria DRAM es dinámica: requiere que cada celda sea refrescada periódicamente (varias veces por segundo) volviendo a cargar los condensadores para mantener la información (Tamaño de las memorias : Historia y como han evolucionado hasta ahora). Este diseño, aunque implica complejidad de control, permite lograr altas densidades de memoria con un costo relativamente bajo por bit en comparación con la SRAM (que usa varios transistores por bit pero no necesita refresco).

Fabricar físicamente memoria RAM es un proceso sofisticado de la industria de semiconductores. Los chips de RAM se crean en oblas de silicio mediante procesos de fotolitografía de escala nanométrica. Cada generación ha traído transistores más pequeños y eficientes: por ejemplo, las memorias DDR4 y DDR5 actuales se fabrican en procesos de ~10-14 nm, comparado con los varios micrómetros de las primeras DRAM de los años 70. En la sala limpia de una fábrica (fab), máquinas de litografía proyectan patrones sobre el silicio usando luz ultravioleta profunda, definiendo las diminutas puertas de los transistores y las placas de los condensadores en capas sucesivas. Se emplean materiales especializados: dieléctricos de alta constante (high-k) para los condensadores que retienen la carga eléctrica, y metales de baja resistividad para las conexiones. Miles de millones de celdas DRAM pueden integrarse en un solo circuito integrado de pocos centímetros cuadrados.

Una vez fabricados los chips de memoria (también llamados ICs o integrados DRAM), estos se montan en módulos para su uso en computadores. Los formatos físicos de conexión han evolucionado: en los 70 y 80 la memoria venía en chips individuales soldados en la placa base o insertados en zócalos especiales. Para facilitar la ampliación, en 1983 se introdujo el módulo SIMM (Single In-line Memory Module) (Tamaño de las memorias : Historia y como han evolucionado hasta ahora) – una pequeña placa de circuito impreso con varios chips de RAM soldados, que se inserta en un conector. Los SIMM originales tenían contactos en una sola cara (por eso “in-line”) y existieron en variantes de 30 y 72 pines. A mediados de los 90 aparecieron los módulos DIMM (Dual In-line Memory Module), con contactos independientes en ambas caras del módulo, duplicando el número de pines y el ancho de bus de datos. Cada nueva generación de RAM ha venido típicamente en un formato de módulo DIMM con un número de pines creciente (y una muesca en distinta posición para evitar inserciones indebidas):

  • SDRAM (DIMM SDR): 168 pines, 3.3 V, dos muescas.

  • DDR: 184 pines, 2.5 V, una muesca (diferente posición que SDRAM).

  • DDR2/DDR3: 240 pines, 1.8 V / 1.5 V, una muesca (posición varía entre DDR2 y DDR3).

  • DDR4: 288 pines, ~1.2 V, una muesca distinta.

  • DDR5: 288 pines, ~1.1 V, una muesca en posición diferente a DDR4.

Estas diferencias físicas aseguran que módulos de distintas generaciones no son compatibles ni intercambiables (no se pueden insertar DDR4 en placas de DDR3, por ejemplo) (Memoria RAM: diferencias entre todas las generaciones DDR) (Memoria RAM: diferencias entre todas las generaciones DDR). Además del número de pines, internamente cada nueva generación suele implicar cambios en la arquitectura de los chips (tamaño de prefetch, número de bancos de memoria internos, etc.) y en el circuito integrado del módulo (por ejemplo, DDR5 añade un chip regulador de voltaje en el propio módulo, llamado PMIC).

Evolución de la RAM: SDRAM a DDR5

A partir de los años 90, las memorias RAM han seguido un camino de estándares dominado por la familia SDRAM síncrona y sus sucesoras DDR. Vamos a repasar las principales generaciones y sus características clave de frecuencia, ancho de banda, voltaje y capacidad, para luego presentarlas de forma comparativa en una tabla.

SDRAM (SDR) – La RAM síncrona (década de 1990)

A principios de los 90 surgió la SDRAM (Synchronous DRAM), llamada así por estar sincronizada con el reloj del sistema. Antes de la SDRAM, las memorias DRAM (como FPM y EDO DRAM) trabajaban de forma asíncrona, lo que complicaba la comunicación con CPUs cada vez más rápidas. La SDRAM resolvió esto utilizando un reloj común para coordinar las transferencias de datos, haciendo la comunicación más eficiente. Samsung fabricó los primeros módulos SDRAM alrededor de 1992, aunque su comercialización masiva llegó hacia 1996 (Tamaño de las memorias : Historia y como han evolucionado hasta ahora). Las SDRAM para PC típicamente funcionaban a frecuencias de 66 a 133 MHz (por ejemplo, los famosos estándares PC66, PC100 y PC133), logrando velocidades de transferencia de ~100 a 133 MT/s (millones de transferencias por segundo) (RAM Generations: DDR2 vs DDR3 vs DDR4 vs DDR5 | Crucial.com). Un módulo SDRAM de 64 bits a 133 MT/s ofrecía un ancho de banda teórico de ~1.06 GB/s. Las capacidades de los módulos SDRAM de esa época iban desde 16 MB hasta unos 128 MB en equipos comunes (llegando en entornos especiales hasta 1 GB a finales de los 90 (Tamaño de las memorias : Historia y como han evolucionado hasta ahora)). El voltaje de alimentación estándar de SDR SDRAM era 3,3 V.

Un hecho interesante de finales de los 90 fue la aparición de la memoria RDRAM (Rambus DRAM), promovida por Rambus Inc. e incluso respaldada por Intel para sus Pentium 4 iniciales (Tamaño de las memorias : Historia y como han evolucionado hasta ahora). La RDRAM ofrecía altas frecuencias, pero era muy costosa y trabajaba con módulos propietarios (RIMM). Finalmente, la RDRAM no logró imponerse debido a su precio y complejidad, siendo superada por la siguiente evolución de SDRAM: la memoria DDR convencional.

DDR (DDR1) – Doble tasa de datos (2000)

La DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) fue introducida alrededor del año 2000 como evolución directa de la SDRAM síncrona. La clave de DDR fue duplicar la tasa de transferencia aprovechando ambos flancos del pulso de reloj (el ascendente y el descendente) para enviar datos (Tamaño de las memorias : Historia y como han evolucionado hasta ahora). En lugar de una operación por ciclo (como SDRAM), DDR podía realizar dos, de ahí el término “doble data rate”. Esto permitió prácticamente duplicar el ancho de banda sin aumentar mucho la frecuencia base. Las primeras DDR operaban con frecuencias base de 100 a 200 MHz, lo que implicaba tasas efectivas de 200 a 400 MT/s (RAM Generations: DDR2 vs DDR3 vs DDR4 vs DDR5 | Crucial.com). Algunos estándares conocidos fueron DDR-266, DDR-333 y DDR-400 (siendo este último 200 MHz reales, 400 MT/s efectivos). Un módulo DDR-400 de 64 bits alcanzaba 3.2 GB/s de ancho de banda teórico.

Las DDR iniciales tenían un voltaje de alimentación de 2,5 V (Tamaño de las memorias : Historia y como han evolucionado hasta ahora) y venían típicamente en módulos DIMM de 184 pines. Las capacidades de módulo DDR comenzaron en 64 MB – 128 MB, y para el final de su vida (hacia 2004) se podían encontrar módulos de 512 MB e incluso 1 GB en equipos de altas prestaciones. La DDR ganó la batalla de estándares de memoria a principios de los 2000, desplazando totalmente a la RDRAM y a la SDRAM clásica, debido a su buen equilibrio entre costo y rendimiento.

DDR2 – Más velocidad y menor voltaje (2004)

La DDR2 llegó al mercado alrededor de 2003-2004 como la siguiente generación aprobada por JEDEC. DDR2 introdujo mejoras para alcanzar frecuencias más altas manteniendo un consumo controlado: duplicó de nuevo el prefetch interno (4 bits por ciclo interno, vs 2 bits en DDR) y usó señales de reloj más refinadas. Las primeras DDR2 se lanzaron a 400 MT/s efectivos (DDR2-400) y con el tiempo subieron hasta 800 MT/s e incluso 1066 MT/s en versiones avanzadas (DDR SDRAM – Wikipedia). Estándares comunes fueron DDR2-533, DDR2-667 y DDR2-800. Un módulo DDR2-800 (bus 64-bit) ofrecía 6.4 GB/s de ancho de banda.

Para contrarrestar la disipación de calor a mayores frecuencias, DDR2 redujo su voltaje a 1,8 V (Tamaño de las memorias : Historia y como han evolucionado hasta ahora) (Tamaño de las memorias : Historia y como han evolucionado hasta ahora). Inicialmente, las latencias de DDR2 eran más altas que las de DDR (lo cual hacía que los primeros módulos DDR2 no siempre superaran en rendimiento real a DDR400), pero a medida que DDR2 alcanzó mayores clocks, terminó imponiéndose. Las capacidades por módulo DDR2 típicas empezaron en 256 MB o 512 MB, y evolucionaron hasta 2 GB por módulo en los últimos kits hacia 2007 (Tamaño de las memorias : Historia y como han evolucionado hasta ahora) (Tamaño de las memorias : Historia y como han evolucionado hasta ahora). La memoria DDR2 se popularizó con los procesadores de mediados de los 2000 (Intel Pentium 4 “Prescott” tardíos, Core 2 Duo, AMD Athlon 64, etc.), reemplazando gradualmente a DDR.

DDR3 – Mayor eficiencia y capacidad (2007)

En 2007, Samsung (entre otros fabricantes) lanzó al mercado la DDR3 (Tamaño de las memorias : Historia y como han evolucionado hasta ahora), continuando la tendencia de aumentar el rendimiento y disminuir el consumo. DDR3 duplicó nuevamente el prefetch (8 bits) y afinó las señales, permitiendo frecuencias de arranque de 1066 MT/s superiores y escalando hasta 1600 MT/s en las especificaciones estándar (posteriormente ampliadas a 1866 y 2133 MT/s) (RAM Generations: DDR2 vs DDR3 vs DDR4 vs DDR5 | Crucial.com). De hecho, con overclocking, se llegaron a ver módulos DDR3 especiales de hasta 3000+ MT/s en entornos entusiastas, aunque lo común en PCs fue hasta 1600 o 1866 MT/s. Un módulo DDR3-1600 proporcionaba 12.8 GB/s de ancho de banda (64-bit, 1600 MT/s).

DDR3 redujo su voltaje a 1,5 V (con versiones de bajo voltaje DDR3L a 1,35 V) (Tamaño de las memorias : Historia y como han evolucionado hasta ahora) (Tamaño de las memorias : Historia y como han evolucionado hasta ahora), logrando así mejor eficiencia energética, algo crítico para servidores y portátiles. Además, esta generación vio aumentar significativamente las capacidades: inicialmente módulos de 1 GB, pero pronto 2 GB y 4 GB se volvieron comunes, y eventualmente aparecieron módulos de 8 GB e incluso 16 GB usando chips de alta densidad (Tamaño de las memorias : Historia y como han evolucionado hasta ahora) (Tamaño de las memorias : Historia y como han evolucionado hasta ahora). Hacia 2010-2011, DDR3 se convirtió en el estándar dominante, coincidiendo con la adopción masiva de sistemas operativos de 64 bits capaces de gestionar más de 4 GB de RAM (el límite de los sistemas de 32 bits) (Tamaño de las memorias : Historia y como han evolucionado hasta ahora) (Tamaño de las memorias : Historia y como han evolucionado hasta ahora). Esto permitió que las PC aprovecharan plenamente las mayores capacidades de memoria para aplicaciones exigentes como juegos modernos, edición de video y entornos virtualizados.

DDR4 – Alto rendimiento y eficiencia (2014)

La DDR4 debutó en 2014, inicialmente en plataformas de servidores y entusiastas, marcando otro salto en frecuencia y eficiencia. Desarrollada por SK Hynix y lanzada comercialmente por Samsung, DDR4 arrancó con módulos de 2133 MT/s y con potencial teórico hasta 4266 MT/s o más (Tamaño de las memorias : Historia y como han evolucionado hasta ahora). En la práctica, los estándares JEDEC oficiales de DDR4 llegaron hasta 3200 MT/s (por ejemplo DDR4-3200 en PCs comunes hacia 2019-2020). No obstante, módulos DDR4 de gama alta (vía perfiles XMP) alcanzaron 3600, 4000 MHz e incluso 4800 MHz con overclocking. A 3200 MT/s, un módulo DDR4 entrega 25.6 GB/s de ancho de banda; a 4000 MT/s, unos 32 GB/s.

DDR4 operó a un voltaje aún menor, 1,2 V nominal (con DDR4L de 1,05 V en algunos entornos) (Tamaño de las memorias : Historia y como han evolucionado hasta ahora). Introdujo mejoras en la integridad de señal y consumo, como la terminación de señal dentro del chip (ODT) y un formato de módulo ligeramente diferente (288 pines). Las latencias CAS de DDR4 típicamente iban de CL15 a CL19 según la velocidad, algo más altas en número absoluto que DDR3, pero compensadas por las frecuencias mucho mayores.

En cuanto a capacidad, DDR4 permitió chips de densidad de 8 Gbit y 16 Gbit, habilitando módulos corrientes de 8 GB y 16 GB, y en ámbito de servidores módulos RDIMM o LRDIMM de 32 GB, 64 GB o más. Para los usuarios de a pie, DDR4 empezó siendo costosa (en 2014-2015 solo los sistemas tope de gama la usaban), pero hacia 2016-2017 se volvió mainstream con la llegada de plataformas más accesibles (ej. Intel Core i generacionales y AMD Ryzen) (Tamaño de las memorias : Historia y como han evolucionado hasta ahora). DDR4 reinó durante la segunda mitad de la década de 2010, impulsando un notable aumento de rendimiento en PCs y dispositivos móviles gracias a su mayor ancho de banda y menor consumo.

DDR5 – La nueva generación (2021)

Lanzada comercialmente a fines de 2021, la DDR5 es la generación actual de RAM para PCs y servidores, y supone la evolución más reciente en la tecnología DDR (Memoria RAM: diferencias entre todas las generaciones DDR) (Memoria RAM: diferencias entre todas las generaciones DDR). DDR5 aumenta significativamente el rendimiento: sus especificaciones comienzan en 4800 MT/s para módulos básicos (p.ej. DDR5-4800) y se extienden teóricamente hasta 8400 MT/s en los rangos más altos previstos (Tamaño de las memorias : Historia y como han evolucionado hasta ahora). En sus primeros años (2022-2023) ya se han visto kits DDR5 de 6000 MT/s o más para entusiastas, y se espera que con la madurez de la tecnología alcancen e incluso superen los 8400 MT/s en el futuro cercano. A 4800 MT/s, un módulo DDR5 entrega 38.4 GB/s de ancho de banda, aproximadamente un 50% más que DDR4-3200 (Memoria DDR5 estándar: Introducción a la nueva generación de tecnología de módulos DRAM – Kingston Technology), y a 6400 MT/s alcanzaría 51.2 GB/s por módulo.

DDR5 trae varias innovaciones además de la velocidad. Cada módulo DDR5 integra un PMIC (circuito de gestión de energía) en la propia placa del módulo, encargándose de regular el voltaje de los chips, lo que mejora la estabilidad y reduce el ruido eléctrico (Memoria DDR5 estándar: Introducción a la nueva generación de tecnología de módulos DRAM – Kingston Technology). Asimismo, DDR5 tiene el doble de bancos de memoria internos (32 bancos en 8 grupos, frente a 16 en DDR4), un prefetch de 16n, e incluso incluye corrección de errores básica a nivel de chip (on-die ECC) para mejorar la fiabilidad (nota: esto no sustituye al ECC a nivel de sistema, pero ayuda a disminuir fallos aleatorios). El voltaje operativo se reduce a 1,1 V en DDR5, disminuyendo consumo alrededor de un 20% respecto a DDR4 (Memoria DDR5 estándar: Introducción a la nueva generación de tecnología de módulos DRAM – Kingston Technology).

En términos de capacidad, DDR5 permite chips de memoria de hasta 64 Gbit, frente a 16 Gbit máximos de DDR4 (RAM Generations: DDR2 vs DDR3 vs DDR4 vs DDR5 | Crucial.com). Esto significa que un solo módulo UDIMM DDR5 podría tener 16 GB como mínimo estándar y escalar teóricamente hasta 64 GB o más sin necesidad de registro (en servidores ya se contemplan módulos más grandes usando técnicas de stacking). Actualmente, los kits DDR5 típicos en PCs domésticos son de 16 GB o 32 GB (2×8 GB, 2×16 GB), pero se espera que en pocos años módulos de 64 GB estén disponibles comercialmente para entusiastas a medida que la densidad de chips aumente.

Las primeras plataformas en soportar DDR5 fueron Intel (con la 12ª Gen Alder Lake en 2021) y luego AMD (Ryzen 7000 en 2022), marcando el inicio de la transición en el mercado de consumo. A partir de 2023, DDR5 está ganando terreno rápidamente y se proyecta que sustituya completamente a DDR4 en unos años, cumpliendo el ciclo habitual de renovación de la tecnología de memoria cada ~7-8 años.

(image) Gráfica 1: Evolución del ancho de banda teórico máximo de la memoria RAM (en GB/s) desde SDRAM (1996) hasta DDR5 (2021). Cada nueva generación DDR ha incrementado significativamente el ancho de banda, a veces duplicándolo, gracias a mayores frecuencias y mejoras de diseño.

Comparativa técnica de generaciones de RAM DDR

Para resumir los avances a través de las generaciones SDRAM y DDR, a continuación presentamos una tabla comparativa con sus especificaciones clave:

Generación RAMAño de lanzamientoFrecuencia efectiva(MT/s)VoltajeCapacidad típica por módulo
SDR SDRAM (PC66-133)~1996 (comercial)66 – 133 MT/s3.3 V16 MB a 128 MB (hasta ~1 GB en servidores)
DDR (DDR1)2000200 – 400 MT/s2.5 V128 MB a 1 GB
DDR22004400 – 800 MT/s1.8 V256 MB a 2 GB
DDR32007800 – 1600 MT/s1.5 V (1.35 V)*1 GB a 8 GB
DDR420141600 – 3200 MT/s1.2 V4 GB a 16 GB (hasta 32 GB**)
DDR520214800 – 6400+ MT/s1.1 V16 GB a 64 GB (hasta 128 GB**)

*DDR3L de bajo voltaje a 1.35 V.**Capacidades máximas alcanzables con tecnologías avanzadas (p.ej. apilado 3D, módulos registrados).

En la tabla observamos cómo cada salto generacional ha traído mayores velocidades (de 133 MT/s en SDRAM a 4800+ MT/s en DDR5), a la vez que se reduce el voltaje (de 3.3 V a 1.1 V), lo que se traduce en menor consumo energético por bit. También la capacidad por módulo se ha multiplicado, pasando de megabytes en los 90 a decenas de gigabytes en la actualidad. Cabe destacar que, si bien las frecuencias aumentaron, las latencias absolutas (medidas en nanosegundos) se han mantenido en un orden similar, ya que aunque DDR4/DDR5 tengan valores de CL mayores en ciclos, cada ciclo es muchísimo más corto en el tiempo. No obstante, el timing de acceso aumenta ligeramente con cada generación, por lo que los diseñadores de sistemas deben equilibrar mayor ancho de banda vs. latencia según la aplicación.

Tecnologías actuales: RAM DDR5, GDDR6, HBM2e y más

En 2025, el panorama de la memoria de acceso aleatorio abarca tanto las RAM principales DDR de propósito general (como DDR4 y DDR5 en PCs y servidores) como memorias especializadas para gráficos y alto rendimiento (VRAM de GPUs, que incluyen GDDR6, GDDR6X, HBM, etc.). Veamos cuáles son las tecnologías destacadas hoy:

  • DDR5 en PCs y servidores: Como mencionamos, DDR5 es la RAM de última generación en el mercado de consumo y enterprise. Ofrece mayores anchos de banda y eficiencia. Además de sus mejoras internas (más bancos, PMIC, on-die ECC), DDR5 introduce la novedad de manejar dos canales de 32 bits por módulo en lugar de un solo canal de 64 bits. Esto significa que, por ejemplo, un módulo DDR5 de escritorio funciona lógicamente como dos submódulos de 32 bits, lo que mejora el paralelismo y el aprovechamiento del bus de memoria, especialmente en sistemas multicore. Se espera que DDR5 reine durante la segunda mitad de la década de 2020, y ya se investiga en futuras DDR6, aunque aún es temprano para detalles.

  • LPDDR5/5X en dispositivos móviles: Pariente cercano de DDR5 es LPDDR5 (Low-Power DDR5), usado en smartphones, tablets y portátiles ultraligeros. Está optimizado para bajo consumo, con bus de datos más estrecho pero frecuencias muy altas (6400 MT/s o más) y funciones de ahorro de energía avanzadas. Las versiones LPDDR5X y próximas LPDDR6 continúan esta línea para ofrecer gran ancho de banda en dispositivos móviles manteniendo la batería. Aunque LPDDR es RAM y no VRAM, la mencionamos porque es una tecnología actual importante en el ámbito de hardware portátil.

  • GDDR6 y GDDR6X: En el terreno de las gráficas, la memoria GDDR6 (Graphics DDR6) es la VRAM más común en tarjetas gráficas modernas (NVIDIA serie RTX 3000, AMD Radeon RX 6000/7000, etc.). Está basada conceptualmente en DDR4, pero diseñada para funcionar a frecuencias mucho más altas a costa de latencias mayores. Por ejemplo, GDDR6 funciona a eficazmente 14 Gbps por pin (o más, típicamente 14–16 Gbps), muy por encima de los ~3.2 Gbps por pin de DDR4 (VRAM: qué es y para qué sirve en las tarjetas gráficas) (VRAM: qué es y para qué sirve en las tarjetas gráficas). La variante GDDR6X, desarrollada por Micron junto a NVIDIA, logra hasta 19~21 Gbps por pin usando una técnica llamada PAM4 (que envía 2 bits por señal en lugar de 1) (VRAM: qué es y para qué sirve en las tarjetas gráficas). Estas memorias GDDR proporcionan anchos de banda enormes cuando se combinan con buses de datos de 256 o 320+ bits en las GPUs (por ejemplo, una RTX 3080 con bus de 320-bit y GDDR6X a 19 Gbps alcanza casi 760 GB/s de ancho de banda). Sin embargo, las GDDR sacrifican latencia y eficiencia: la latencia básica de GDDR6 es más alta que la de DDR4/DDR5, lo cual no es problemático para la GPU que suele mover grandes bloques de datos secuenciales, pero no sería óptimo para un procesador general que necesita acceder a datos aleatorios pequeños (VRAM: qué es y para qué sirve en las tarjetas gráficas). Además, consumen más energía: las GDDR6 se alimentan a ~1.35 V y generan bastante calor, al punto de requerir disipadores dedicados (en las tarjetas gráficas suelen ir cubiertas con thermal pads bajo el mismo bloque de refrigeración de la GPU) (VRAM: qué es y para qué sirve en las tarjetas gráficas). Esto explica por qué no verás GDDR en la RAM principal de un PC – su diseño está especializado para GPUs, donde la prioridad es mover muchos datos en paralelo, mientras que las DDR de sistema priorizan el equilibrio entre latencia y consumo (VRAM: qué es y para qué sirve en las tarjetas gráficas) (VRAM: qué es y para qué sirve en las tarjetas gráficas).

  • HBM/HBM2/HBM2e: Otra tecnología de VRAM actual es la HBM (High Bandwidth Memory), utilizada sobre todo en tarjetas gráficas profesionales y aceleradores de cómputo de alta gama. La HBM (en sus versiones HBM2, HBM2e, y la reciente HBM3) se aleja del concepto de chips GDDR externos: en su lugar, implementa varios chips de memoria apilados en 3D muy cerca de la GPU, conectados mediante un interposer de silicio con miles de micro-interconexiones (TSVs) (VRAM: qué es y para qué sirve en las tarjetas gráficas) (VRAM: qué es y para qué sirve en las tarjetas gráficas). Esto permite un bus de datos extremadamente ancho a baja frecuencia. Por ejemplo, una pila HBM2 típica tiene un bus interno de 1024 bits, y una GPU puede llevar múltiples pilas; la GPU AMD Radeon Vega 64 tenía un bus total de 2048 bits con HBM2, frente a 384 bits en una NVIDIA GTX 1080 Ti con GDDR5X (VRAM: qué es y para qué sirve en las tarjetas gráficas) (VRAM: qué es y para qué sirve en las tarjetas gráficas). La HBM2e (versión mejorada de HBM2) alcanza velocidades de ~3,2 Gbps por pin, y con el ancho de bus masivo entrega más de 400 GB/s por pila (High Bandwidth Memory – Wikipedia). Una GPU con cuatro pilas HBM2e puede superar los 1,5 TB/s de ancho de banda, una cifra asombrosa. Además, la cercanía física reduce la latencia y el consumo por bit (las señales viajan distancias muchísimo más cortas que en las trazas de una tarjeta PCB) (VRAM: qué es y para qué sirve en las tarjetas gráficas) (VRAM: qué es y para qué sirve en las tarjetas gráficas). ¿Por qué no se usa HBM en todas partes entonces? Por el costo y complejidad. La fabricación de HBM es muy costosa: los chips apilados y el interposer encarecen drásticamente el producto final (VRAM: qué es y para qué sirve en las tarjetas gráficas) (VRAM: qué es y para qué sirve en las tarjetas gráficas). En tarjetas gráficas de consumo, esto impacta la rentabilidad; de hecho, AMD usó HBM en sus GPUs Fiji (R9 Fury/Nano) y Vega para gamers, pero luego regresó a GDDR6 en las Radeon RX 5000 en adelante debido al alto costo de HBM (VRAM: qué es y para qué sirve en las tarjetas gráficas) (VRAM: qué es y para qué sirve en las tarjetas gráficas). Actualmente, HBM2e y HBM3 quedan reservadas para productos profesionales: aceleradores de IA (como NVIDIA A100, H100) y GPUs de cómputo donde el máximo ancho de banda justifica el precio.

Tarjeta VRAM Twin Turbo 128MA-Rev 3.7

¿Qué es la VRAM y cómo se usa en las tarjetas gráficas modernas?

La VRAM (Video RAM) es la memoria dedicada de las tarjetas gráficas o GPU. En esencia, cumple con el mismo principio que la RAM principal (almacenar datos de forma rápida de acceso aleatorio), pero está orientada específicamente a las necesidades del procesamiento gráfico. ¿Qué tipo de datos almacena la VRAM? Principalmente:

  • Texturas e imágenes que serán mapeadas sobre modelos 3D en juegos o aplicaciones 3D.

  • Geometría y modelos 3D (colecciones de vértices, coordenadas) que la GPU debe procesar.

  • Framebuffers (búferes de cuadro): la representación de la imagen que se va generando para la pantalla, incluyendo el búfer final y búferes intermedios (profundidad, stencil, etc.).

  • Shaders, datos de iluminación y otros datos necesarios para calcular cada cuadro.

En otras palabras, la VRAM es el repositorio donde la GPU encuentra todo lo necesario para renderizar cada fotograma en pantalla (VRAM: qué es y para qué sirve en las tarjetas gráficas) (VRAM: qué es y para qué sirve en las tarjetas gráficas). Por ejemplo, cuando juegas un videojuego, la VRAM de tu tarjeta gráfica está constantemente almacenando y transfiriendo las texturas de alta resolución, los mapas de sombras, las mallas de los personajes y la información del próximo frame a mostrar. Cuanto mayor es la resolución y detalle gráfico, más VRAM se requiere para alojar esos recursos.

Una diferencia técnica importante es que las VRAM (como muchos chips gráficos GDDR) suelen ser “dual-ported”, lo que significa que permiten accesos de lectura y escritura simultáneos en dos puertos de memoria (VRAM: qué es y para qué sirve en las tarjetas gráficas). Esto es útil, por ejemplo, para que la GPU pueda estar actualizando el próximo frame a la vez que se lee el frame actual para mostrarlo por pantalla, sin que una operación espere a la otra (VRAM: qué es y para qué sirve en las tarjetas gráficas). En la RAM principal normalmente solo se puede hacer una operación a la vez (half-duplex), pero las VRAM dual-ported soportan cierto grado de paralelismo adicional orientado a gráficos.

En las tarjetas gráficas modernas, la VRAM viene típicamente en forma de chips GDDR soldados alrededor del procesador gráfico (GPU) en el propio PCB de la tarjeta. Por ejemplo, una tarjeta con 8 GB GDDR6 puede tener ocho chips de 1 GB dispuestos alrededor de la GPU. La GPU accede a ellos mediante un bus de memoria dedicado (p.ej., 256 bits de ancho) a alta frecuencia. En casos de HBM, los “chips” de VRAM están integrados en el mismo paquete que la GPU (muy cerca del chip gráfico bajo el disipador, como en las GPUs Radeon VII o Nvidia A100), lo cual ahorra espacio y aumenta el bus, como vimos.

Actualmente, las cantidades de VRAM en tarjetas gráficas van desde ~4 GB en modelos básicos (suficiente para juegos ligeros o eSports a 1080p), pasando por 8 GB (un estándar en gama media para 1080p/1440p), 12-16 GB en gamas altas (necesarios para 4K y texturas ultra detalladas), hasta 24 GB en las tope de gama de consumidor (ejemplo: NVIDIA GeForce RTX 3090/4090 con 24 GB GDDR6X) (VRAM: qué es y para qué sirve en las tarjetas gráficas) (VRAM: qué es y para qué sirve en las tarjetas gráficas). En el ámbito profesional, las GPUs de estación de trabajo o computación van más allá, con modelos como la NVIDIA RTX A6000 con 48 GB de VRAM, o aceleradoras de IA con 80 GB HBM2e, etc., para manejar datasets masivos (VRAM: qué es y para qué sirve en las tarjetas gráficas) (VRAM: qué es y para qué sirve en las tarjetas gráficas). La razón es que en entornos de diseño 3D, simulación o IA, se cargan en memoria enormes volúmenes de datos (escenas complejas, modelos de machine learning, etc.) que requieren esa capacidad extra (VRAM: qué es y para qué sirve en las tarjetas gráficas) (VRAM: qué es y para qué sirve en las tarjetas gráficas).

¿Por qué es importante la VRAM en gráficos? Porque si la escena a renderizar requiere más datos de los que caben en la VRAM disponible, la GPU tendrá que recurrir a la memoria principal del sistema (mucho más lenta) a través del bus PCIe, provocando un cuello de botella enorme y bajadas drásticas de rendimiento. Por eso, para jugar con texturas en calidad ultra o trabajar con modelos 3D gigantes, es crucial contar con suficiente VRAM local en la tarjeta gráfica.

En resumen, la VRAM es la “RAM especializada” de las tarjetas gráficas, optimizada para ofrecer gran ancho de banda y atender las demandas concurrentes del pipeline gráfico. Tecnologías actuales como GDDR6 y HBM2e proporcionan a las GPUs el flujo de datos necesario para gráficos en ultra alta definición, gaming a altos FPS, realidad virtual y cálculos paralelos de IA. La tendencia continúa con próximas generaciones (se habla ya de GDDR7 en desarrollo y HBM3 en nuevas GPU de centro de datos), siempre con el objetivo de que el sub-sistema de memoria de video no sea el factor limitante de la potencia gráfica.

Evolución del ancho de banda teórico máximo de la memoria RAM (en GB/s) desde SDRAM (1996) hasta DDR5 (2021). Cada nueva generación DDR ha incrementado significativamente el ancho de banda, a veces duplicándolo, gracias a mayores frecuencias y mejoras de diseño.
Módulos formato SIMM de 30 y 72 pines, los últimos fueron utilizados con integrados tipo EDO-RAM.

Conclusiones

La evolución de la memoria RAM en la historia de la informática ha sido un factor habilitador de los enormes avances en rendimiento y capacidades de los computadores. Desde aquellos modestos tubos Williams almacenando unos bits en 1947, pasando por los módulos SIMM de unos cuantos megabytes en los 80-90, hasta los actuales DIMMs DDR5 con decenas de gigabytes y los chips HBM apilados junto a las GPUs, la memoria RAM ha multiplicado exponencialmente su velocidad y densidad. Cada salto generacional – SDRAM, DDR, DDR2, DDR3, DDR4, DDR5 – ha permitido que los procesadores dispongan de datos a mayores velocidades, contribuyendo a experiencias más fluidas en sistemas operativos, aplicaciones y videojuegos. Del mismo modo, la VRAM ha escalado para soportar gráficos cada vez más realistas y cargas masivas de computación paralela en GPU.

En esta emocionante carrera del hardware de memoria, no solo importa almacenar más, sino hacerlo más rápido y eficientemente. Tecnologías punteras como DDR5 y GDDR6 son el presente, pero ya asoman en el horizonte desarrollos futuros que seguirán esta línea: memorias más rápidas, quizá con arquitectura 3D stacking más extendida, memorias no volátiles que algún día complementen a la RAM tradicional, etc. Por ahora, la memoria RAM continúa siendo ese silencioso pero crucial compañero del CPU y la GPU, cuyo desempeño impacta directamente en qué tan veloz se siente nuestro computador. Entender su historia y funcionamiento nos permite apreciar cómo millones de pequeñas celdas de memoria trabajan al unísono para que, al hacer clic o abrir un programa, la respuesta sea inmediata. En definitiva, la memoria RAM es un pilar fundamental del hardware de computación, y su constante evolución seguirá impulsando el crecimiento de la tecnología en los años venideros.

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