? 內存模組主要分為 RDIMM、 LRDIMM、 UDIMM 和 SODIMM。 其中 RDIMM、LRDIMM 主要用于服務器內存模組, UDIMM 和 SODIMM 主要用于普通臺式機和筆記本。內存模組的類型決定了所需的內存接口芯片和內存模組配套芯片。 ? ? ? 內存進入 DDR5 新世代,標準升級拉動相關芯片需求。與 DDR4 相比, DDR5 的優勢可簡單地概括為: ( 1)速度更快:DDR5 內存的帶寬是 DDR4 的兩倍,起始頻率比 DDR4標準頻率增加 50% ( 2)容量更大:單個存儲芯片密度是 DDR4 最大密度的 4 倍 ( 3)能耗更低:工作電壓從 1.2V 降低到 1.1V,降低功耗 ( 4)穩定性更佳:增加了空比調節器(DCA)、片上 ECC、 DRAM 接收 I/O 均衡、 RD 和 WR 數據的循環冗余校驗(CRC)以及內部DQS 延遲監控等。 ? ? ? ?內存接口芯片是 CPU 存取內存數據的必由通路,主要作用是提升內存數據訪問的速度及穩定性,以匹配 CPU 日益提高的運行速度及性能。在 DDR4 世代和 DDR5 初期,內存接口芯片只用于服務器內存模組( RDIMM、 LRDIMM)。目前,內存接口芯片按功能可以分為寄存緩沖器( RCD)和數據緩沖器( DB)。RCD 用來緩沖來自內存控制器的地址/命令/控制信號, DB 用來緩沖來自內存控制器或內存顆粒的數據信號。在 DDR5 世代,LRDIMM 的國際標準從全緩沖” 1+9“架構演化為“ 1+10”架構,與 DDR4 相比增加了 1顆 DB。 ? ? ? 在 DDR5 世代,內存模組上除了需要內存接口芯片,同時還需要配置內存模組配套芯片。根據 JEDEC 組織的定義,服務器內存模組 RDIMM、 LRDIMM 上需要配置三種配套芯片,包括 1 顆 SPD 芯片、 1 顆 PMIC 芯片和 2 顆 TS 芯片;普通臺式機、筆記本電腦的內存模組 UDIMM、 SODIMM 上,需要配置兩種配套芯片,包括 1 顆 SPD 芯片和 1 顆PMIC 芯片。在 DDR5 世代,由于電源管理從主板移動到內存模組上,內存模組配套芯片增加了 1 顆 PMIC。
眾所周知,DDR4內存作為主流內存標準已經好多年了,不過隨著下一代DDR5內存的嶄露頭角,很多準備裝機的用戶也開始觀望。時間不負“等等黨”,今年7月中旬,JEDEC固態存儲協會正式發布了DDR5 SDRAM內存標準規范,內存的新時代要來了。 根據規范,DDR5內存的頻率(數據傳輸率)起步就是DDR4標準極限的3200MHz,而未來可以達到6400MHz,是DDR4內存的兩倍多,不過按照慣例,實際產品還會大大超過這一水準,據悉最高更是有望達到DDR5-8400的水平。同時電壓從1.2V進一步降低至1.1V,而單個Die的容量為8-32Gb(1-4GB)。 ? DDR5標準公布之后,全球三大DRAM工廠——三星、SK海力士及美光也在第一時間跟進,正式量產DDR5內存。 ? 日前,SK海力士宣布,正式發布全球首款DDR5內存,頻率、容量、能效和功能技術都達到了全新的高度。 ? 實際上,SK海力士于2018年11月成功開發首款16Gb DDR5 DRAM之后,向英特爾等核心客戶提供樣品,并完成了一系列測試與性能、兼容性驗證等程序。這一成果也意味著SK海力士在即將到來的DDR5市場隨時能夠銷售相關產品。 ? SK海力士首發的DDR5內存條為面向服務器、數據中心的RDIMM形態,基于1Ynm工藝制造的16Gb顆粒,單條容量64GB,而借助TSV硅穿孔技術,最高可以達到256GB。 ? 其數據傳輸速率起步為4800MHz,最高為5600MHz,其速率相較前一代DDR4最多提升了1.8倍,這也意味著一秒鐘就可以傳輸9部全高清電影。 ? 運行電壓則為1.1V,相比DDR4的1.2V更節能,減少了20%的功耗。 ? 此外,作為RDIMM內存條,SK海力士DDR5 DRAM支持ECC調試功能,可以自行更正1 bit級的資料錯誤,應用可靠性號稱提升20倍。 ? 時序方面沒有公布,JEDEC規范中的DDR5-4800對應三種時序規格,分別是34-34-34、40-40-40、42-42-42。 ? 需要注意的是,雖然目前DDR5產品已經推出,但要產品能夠普及,關鍵還是在平臺企業手上。在這方面AMD及Intel似乎不是很積極。其中,AMD明年的Zen3架構確定是AM4兼容,會繼續支持DDR4內存,而Intel在2020、2021年還會繼續推14nm處理器,也沒可能升級DDR5。 ? 不過相較消費級市場,服務器市場應該是較快用上DDR5產品的領域。Intel下下代服務器平臺Sapphire Rapids將會第一個支持DDR5內存,同時支持PCIe 5.0總線、CXL 1.1異構互聯協議等等,并延續Intel的內置人工智能加速策略,支持最新的深度學習加速指令AMX(高級矩陣擴展),2021年下半年開始發貨。 ? ? 至于消費平臺,明年年底或后年上半年的Alder Lake 12代酷睿有望首發支持DDR5,最高頻率4400MHz,最大系統容量128GB,同時繼續支持DDR4。 ? 值得提的是,雖然DDR5市場可能成熟得較晚,但未來的普及速度可能會較DDR4更快。根據市調機構Omdia的數據顯示,DDR5內存的市場需求將在2021年開始出現,2022年全球份額將突破10%,2024年即可達43%。相信屆時無論是技術還是產品方面,DDR5的成熟終將為存儲市場再次注入新的生命力。 ? DRAM 內存入門手冊(大內存技術在行業中的實踐和內存技術:內存測試和測量挑戰)概括介紹了 DRAM 的概念,展示了 DRAM 可能的未來發展方向,并概括了怎樣通過驗證來改善內存設計。
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原文標題:從DDR4到DDR5發生了什么?
文章出處:【微信號:架構師技術聯盟,微信公眾號:架構師技術聯盟】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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