双数据速率DDRDRAM内存技术究竟带来了哪些升级？

经过两次重复的双倍数据速率DDR DRAM，其速度有了显着提高。这也为设计人员构建存储设备提供了新的可能性，甚至带来了一些奇怪的问题。

为了满足在包括客户端系统和高性能服务器在内的各种应用中对高效能性能不断增长的需求，JEDEC固态技术协会发布了JESD79-5 DDR5 SDRAM标准。其中，后者正面临来自密集云计算和企业数据中心应用程序的越来越大的性能压力。通常，与DDR4相比，DDR5规范为开发人员提供了两倍的性能，并大大降低了功耗。

让我们谈谈JEDEC的一般定义。 JEDEC定义了三种广泛使用的DRAM标准，以满足各种应用程序的设计要求：

1、标准DDR适用于服务器，云计算，网络，笔记本电脑，台式机和消费类应用程序，支持更宽的通道宽度，更高的密度以及不同的形状和大小。 DDR4是当前此类中最常用的标准，支持高达3200 Mbps的数据速率。 DDR5 DRAM的运行速度高达6400 Mbps，预计将在2020年问世。

2、移动DDR（LPDDR）适用于对面积和功耗非常敏感的移动和汽车应用。 LPDDR提供更窄的通道宽度和几种低功耗工作状态。 LPDDR4和LPDDR4X支持高达4267 Mbps的数据速率，并且是该类别中的通用标准。预计最大数据速率为6400 Mbps的LPDDR5 DRAM将于2020年问世。

3、图形DDR（GDDR）用于需要极高吞吐量的数据密集型应用程序，例如与图形相关的应用程序，数据中心加速和AI。 GDDR和高带宽内存（HBM）是这种类型的标准。

再次进入DDR5。与上一代内存技术相比，新型DDR5内存技术带来了哪些升级？详细信息如下

根据JEDEC DDR协会的标准，DDR5的主电压从1. 2 V降低至1. 1 V，这将最大芯片密度提高了4倍，最大数据速率提高了一倍，并提高了突发长度加一。存储单元组的数量增加了一倍。当然，随着上述功能的改进，存储成本和售价有望进一步提高。简而言之，JEDEC DDR规范可以允许在DDR5-6400上完成128 GB无缓冲DDRM模块。当电源允许时，RDIMM和LRDIMM可以更高。

具体地说，DDR5标准体系结构是在不降低通道效率的情况下提高可伸缩性性能，并在更高速度下提高通道效率，这是通过将突发长度加倍至BL16并实现将存储体的数量增加到32来实现的。 JEDEC将DDR5架构描述为“革命性的”，因为它提供了更高的通道效率和更高的应用程序级性能，这将使下一代计算系统得以继续发展。为了提高可靠性和效率，DDR5 DIMM在同一模块上具有两个40位完全独立的子通道。

此外，您可以看到DDR5再次增加了内存带宽，并且内存频率比DDR4快。我们知道，笔记本电脑市场中DDR4内存产品的一般频率为2666MHz，2933Mhz，3200MHz，甚至某些型号使用高端的3733MHz高频内存。 JEDEC表示，DDR5内存频率有望在4800MHz上启动，比官方DDR4 3200Gbps速度快50％，总传输带宽增加38％。最高频率有望达到6400MHz。重大性能升级的背后是DDR5内存芯片组的数量已升级到32个，自刷新速度已提高到16Gbps，并且VDD工作电压已从DDR4的1. 2V降至1. 1V ，进一步降低了功耗。由于功耗上限较低，因此DDR5的低功耗在笔记本电脑上尤为明显。

此外，与上一代产品相比，DDR5具有更高的存储密度和更多的芯片堆叠时间。官方数据显示，单个DDR5内存芯片的密度可以达到64Gbit，最大UDIMM容量为128GB，是DDR4的4倍。这意味着单个DDR5内存芯片的密度显着提高，加上8个Die堆叠到一个芯片中，则由40个内存芯片组成的LRDIMM可以达到2TB的有效内存容量。

Objective Analysis首席分析师吉姆·汉迪（Jim Handy）表示，尽管DDR4取得了长足进步，但DDR5对设计师而言并不意味着彻底的改变。 “因为从连接器到调光器，所有主板设计都使用了第一个DDR参考设计，所以内存子系统的每个部分都必须通过验证。因此，从设计的角度来看，DDR4和DDR5之间没有太大区别。”

他说，并不是所有的设计师都需要在两者之间进行选择。该决定由处理器制造商做出。一个处理器可能需要使用DDR4，而另一个处理器可能需要使用DDR5。除了处理器架构师之外，唯一的选择是那些设计自己的FPGA和ASIC的人。 “在这些设计中使用的DRAM很少。”

Handy表示，DDR5最值得注意的方面是它比DDR4快，但实际上DDR4已经非常快了。”

DRAM制造商美光科技（Micron Technology）的首席设计师弗兰克·罗斯（Frank Ross）表示，DDR5并不是一个很大的挑战，但是要适应电压调节从系统到DIMM的转移需要花费一些时间。对我们而言，将这些设备安装在DIMM上，简化主板并改善电力传输网络具有很大的优势。 “

DDR4和DDR5之间的差异不构成重大挑战。 “每次测试DDR5的速度时，要确保信号良好都会遇到一些新的挑战。这来自系统设计和主板设计。因此，需要开发许多新的训练算法。

罗斯介绍说，迭代DRAM的速度将涉及很多内容，但是改善DDR5的所有工作都是确保该规范在未来可以长期运行，这就是可靠性至关重要的原因。例如，密度开始于16Gb，结束于32Gb，中间可能是24 Gb。 “由于这种情况将持续很长时间，因此对我们来说最重要的是确保我们将解决DRAM扩展问题，因此我们确实必须非常注意可靠性。”

从用例场景的角度来看，由于大量的DRAM需求来自支持企业级私有云和公共云的数据中心，因此这些云将快速增长，并且DDR5的初始更新也将在这些数据中心。 “我们必须确保高可靠性的DRAM能够提供的操作。罗斯说，带宽增加只是性能提高的一部分；效率（例如更好的总线利用率）也是DDR5的优势。数据总线。继续使用。通过为系统提供更多存储库以刷新并发数据访问操作，DDR5比DDR4提供了更大的性能改进。

术语解释：

1. RDIMM是已注册的DIMM，这意味着控制器输出的地址和控制信号已注册到Reg中并输出到DRAM芯片，并且控制器输出的时钟信号在通过后会到达每个DRAM芯片。 PLL。

2. UDIMM：无缓冲双列直插式内存模块（UDIMM）。 （通常用于商业用途的常用内存模块），UDIMM表示控制器的地址和控制输出。信号直接到达DIMM的DRAM芯片。它不支持最大容量的服务器内存的完整配置，因为使用UDIMM内存时，每个通道最多只能使用2个插槽，但支持3个通道，因此每侧只能插入6个内存。 12个内存，而不是插入完整的18个插槽，虽然性能会降低，但是对于预算相对有限的用户来说，这是一个很好的解决方案。

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