DDR5內(nèi)存與上一代DDR4之間的一些關(guān)鍵區(qū)別到底是什么？

DDR5在服務(wù)器市場的滲透率正在進(jìn)一步提高，進(jìn)入放量期。

計(jì)算主內(nèi)存轉(zhuǎn)換可能十年才發(fā)生一次，但一旦發(fā)生，這將是業(yè)界非常激動(dòng)人心的時(shí)刻。當(dāng) JEDEC 于 2021 年宣布發(fā)布 JESD79-5 DDR5 SDRAM 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，標(biāo)志著向 DDR5 服務(wù)器和客戶端雙列直插內(nèi)存模塊（服務(wù)器 RDIMM、客戶端 UDIMM 和 SODIMM）過渡的開始。我們現(xiàn)在堅(jiān)定地走在使下一代服務(wù)器具有 DDR5 內(nèi)存的道路上。

根據(jù)市場調(diào)研機(jī)構(gòu)推測，DDR5 已占據(jù)整個(gè) DRAM 市場份額的 10%，2024年則將進(jìn)一步擴(kuò)大至 43%。服務(wù)器市場可能最先推廣DDR5，服務(wù)器市場對高性能有著絕對的需求。預(yù)計(jì)2023 年，手機(jī)、筆記本電腦和 PC 等主流市場將開始廣泛采用 DDR5，出貨量明顯超過 DDR4，兩種技術(shù)間完成快速過渡。

那么，DDR5 內(nèi)存與上一代 DDR4 之間的一些關(guān)鍵區(qū)別到底是什么？

DDR5與DDR4的關(guān)鍵區(qū)別

人們總是需要更高的內(nèi)存性能，而 DDR5 是業(yè)界對更多帶寬和容量永無止境的需求的最新回應(yīng)。DDR4 DIMM 以 1.6 GHz 的時(shí)鐘速率達(dá)到每秒 3.2 千兆傳輸 (GT/s)，而最初的 DDR5 DIMM 將帶寬提高 50% 至 4.8 GT/s。DDR5 設(shè)置為最終可擴(kuò)展至 8.4 GT/s 的數(shù)據(jù)速率。

另一個(gè)重大變化是工作電壓 (VDD) 的降低。這是為了幫助抵消高速運(yùn)作帶來的功率增加。對于 DDR5，寄存器時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器 (RCD) 電壓從 1.2 V 降至 1.1 V。此外，命令/地址 (CA) 信號從 SSTL 更改為 PODL。這樣做的好處是當(dāng)引腳停在高電平狀態(tài)時(shí)不會(huì)消耗靜態(tài)功率。

第三，電源架構(gòu)發(fā)生重大變化。使用 DDR5 RDIMM，電源管理從主板轉(zhuǎn)移到內(nèi)存模塊。DDR5 RDIMM 將在 DIMM 上配備一個(gè) 12V 電源管理 IC (PMIC)，從而無需為最大負(fù)載情況和降低 IR 壓降過度配置載板穩(wěn)壓器。

正如我們所看到的，DDR5 帶來了幾個(gè)主要的性能優(yōu)勢。然而，伴隨這些優(yōu)勢而來的是一些新的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，系統(tǒng)架構(gòu)師和設(shè)計(jì)人員需要了解這些挑戰(zhàn)，才能充分利用新一代內(nèi)存。

對于 DDR4 設(shè)計(jì)，主要的信號完整性挑戰(zhàn)出現(xiàn)在雙數(shù)據(jù)速率 DQ 總線上，對低速命令地址 (CA) 總線的關(guān)注較少。對于 DDR5 設(shè)計(jì)，即使是 CA 總線也需要特別注意信號完整性。在 DDR4 中，考慮使用差分反饋均衡 (DFE) 來改善 DQ 數(shù)據(jù)通道。但對于 DDR5，RCD 的 CA 總線接收器也將需要 DFE 選項(xiàng)以確保良好的信號完整性。

主板上的供電網(wǎng)絡(luò) (PDN) 是另一個(gè)考慮因素，包括帶有 PMIC 的 DIMM?？紤]到更高的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)速率，設(shè)計(jì)人員將需要確保 PDN 能夠以良好的信號完整性處理以更高速度運(yùn)行的負(fù)載。

從主板到 DIMM 的表面貼裝 DIMM 連接器也必須處理新的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)速率。對于系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員，必須更加重視電磁干擾和兼容性（EMI 和 EMC）的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

RambusDDR5 DIMM 內(nèi)存接口芯片組由 DDR5 注冊時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器 (RCD)、串行存在檢測集線器 (SPD 集線器) 和溫度傳感器 (TS) 組成，旨在使設(shè)計(jì)人員能夠充分利用 DDD5 的優(yōu)勢，同時(shí)處理更高數(shù)據(jù)和時(shí)鐘速度帶來的信號完整性和電源挑戰(zhàn)。Rambus 是業(yè)內(nèi)第一家提供 DDR5 RCD 到 5600 MT/s 的公司，并且不斷提高其 DDR5 解決方案的性能以滿足不斷增長的市場。Rambus 現(xiàn)在已將我們最新一代設(shè)備的 DDR5 RCD 性能提升到 6400 MT/s。

主要廠商

海力士是全球第一個(gè)正式發(fā)布DDR5的廠商。在DDR5 SDRAM 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后的三個(gè)月，海力士推出了其DDR5產(chǎn)品。該DDR5內(nèi)存條為面向服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心的RDIMM形態(tài)，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(shù)，最高可以達(dá)到256GB。在頻率方面，起步就是4800MHz，最高為5600MHz ，當(dāng)于一秒鐘就可以傳輸9部全高清電影。

在2021年的HotChips 33大會(huì)上，三星公布了行業(yè)首款的單條512GB DDR5內(nèi)存條,頻率為7200MHz，采用了標(biāo)準(zhǔn)的JEDEC DDR5-7200時(shí)序，這款DDR5內(nèi)存較之上一代DDR4內(nèi)存提升了85%左右的性能。三星的10nm級工藝和EUV技術(shù)使得芯片從16Gb躍升至32Gb，芯片容量的翻倍意味著可提供高達(dá)512GB的容量。

2020年7月，為加速DDR5普及，美光宣布啟動(dòng)技術(shù)賦能計(jì)劃，加入該賦能計(jì)劃的公司包括Cadence（楷登電子）、Montage（瀾起科技）、Rambus、Renesas （瑞薩電子）和Synopsys （新思科技）。2021年11月，美光宣布推出Crucial英睿達(dá)DDR5臺(tái)式電腦(PC)內(nèi)存產(chǎn)品。該產(chǎn)品的數(shù)據(jù)傳輸速度比上一代 DDR4 內(nèi)存快 50%，可為主流 PC 用戶提供發(fā)燒友級別的性能。美光表示，現(xiàn)在全新的DDR5內(nèi)存已經(jīng)在線上線下渠道開售。

審核編輯：劉清