为什么三大厂商都在跟进DDR5?

ddr5的主要特性是芯片容量,不仅仅是更高的性能和更低的功耗还有更高的密度。
据悉,2019年2月20日,jedec(固态存储协会)正式发布了jesd209-5,即lowpowerdoubledatarate5(lpddr5)全新低功耗内存标准。
相较于2014年发布的第一代lpddr4标准,lpddr5的i/o速度从3200mt/s提升到6400mt/s(dram速度6400mbps),直接翻番。如果匹配高端智能机常见的64bitbus,每秒可以传送51.2gb数据;要是pc的128bitbus,每秒破100gb无压力。
固态协会认为,lpddr5有望对下一代便携电子设备(手机、平板)的性能产生巨大提升,为了实现这一改进,标准对lpddr5体系结构进行了重新设计,转向最 高16bank可编程和多时钟体系结构。
同时,还引入了数据复制(data-copy)和写x(write-x)两个减少数据传输操作的命令来降低整体系统功耗,前者可以将单个阵脚的数据直接复制到其它针脚,后者则减少了soc和ram传递数据时的耗电。
另外,lpddr5还引入了链路ecc纠错,信号电压250mv,vddq/vdd2电压还是1.1v。
韩国媒体早前表示,全球第二大内存制造商sk海力士(skhynix)为台式机性能更高的粉丝带来了令人振奋的消息:他们目前正准备开始批量生产首批ddr5dram模块。据说它们的运行频率高达4200mhz。能满足多核心运算与高效能运算的使用需求,并强化大数据、ai、机器学习等应用情境的效率。
三星日前也公开其ddr5路线图(roadmap)资料,铁定今年内量产ddr5记忆体颗粒,单颗高达64gbits(即8gb)容量。ddr5记忆体预计明年初,推出至终端用户使用者市场。时钟方面,最终可发展至ddr5-8400。双通道ddr5-8400的频宽高达134.4gb/s,等于双通道ddr4-3200(51.2gb/s)的2.625倍,或等于双通道ddr4-4000(64gb/s)的2.1倍!
美光在今年二月则宣布出货全球首 款量产低功耗ddr5dram芯片,将率先搭载在小米10智能手机上。
为什么三大厂商都在跟进ddr5?这与他的特性有很重要的关系。
首先是速度,目前主流ddr4内存的起步频率在2133mhz,较为顶 级的产品能够达到4400mhz以上,这还需要处理器和主板等多方面的支持。而ddr5的速度可能会非常可观,预计将在4800mhz起步,甚至能够在之后达到5200/5600mhz。系统级仿真中的并行比较显示,ddr5的有效带宽约为ddr4的1.87倍。
第二个优势就是内存密度了,16gb容量可能是ddr5内存比较常规的容量,预计单条最大容量能够达到256gb,甚至达到了目前多数hedt平台的最大支持内存容量。
信号完整性、电源传输和布局复杂性限制了每个内核的内存带宽进度。要释放下一代中央处理器的强大功能,需要新的内存架构,以符合其更高的每核带宽要求。这是开发ddr5sdram解决方案的主要驱动力。
经过优化的dram核心计时和芯片内纠错码是提高ddr5可扩展性的两个主要因素。虽然内存架构逐年扩展,但它的代价是dram单元电容的下降和位线接触电阻的增加。ddr5解决了这些缺点,并允许通过优化的核心计时进行更可靠的扩展,这对于确保有足够的时间在dram单元中写入、存储和检测电荷至关重要。
芯片内纠错码(ecc)通过输出数据之前在读取命令期间执行更正,提高了数据完整性并减少了系统纠错负担。ddr5还引入了错误检查清理,其中dram将在发生错误时读取内部数据并写回已更正的数据。
不同于ddr4在更新(refresh)时无法执行其他操作,ddr5则透过samebankrefresh功能,让系统可以在更新某些bank的时候,存取其他bank的资料,另一方面ddr5也透过决策回馈等化器(decisionfeedbackequalization,dfe)消除杂讯,以增加整体效能表现。
在电力消耗部分,ddr5的工作电压为1.1v,低于ddr4的1.2v,能降低单位频宽的功耗达20%以上。
根据市场研究公司internationaldatacorporation提供的调查报告,ddr5的需求预计从2020年开始增长,并可在2021年夺下dram市场的22%,到2022年成长至43%,而个人电脑、消费性产品也应该会跟随服务器的步调,逐渐转从ddr4过渡至ddr5。
当然,虽然此后可能会有很多ddr5内存相继出货,但实际都不是面向消费级的产品,而是会先用在云服务器、数据中心、超级计算机等设备中,消费级的产品可能还需等到2021年或更晚才会和大家见面。个人电脑、消费性产品也应该会跟随服务器的步调,逐渐转从ddr4过渡至ddr5。

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