LPDDR5X：重要性與日俱增的移動(dòng)存儲(chǔ)器

作者：SanjiveAgarwala

自 2000 年代中期獲得正式批準(zhǔn)以來(lái)，低功耗 DDR（LPDDR）一直是驅(qū)動(dòng)對(duì)面積和功率敏感的移動(dòng)設(shè)備上更復(fù)雜用例的基石。畢竟退回 2007 年，智能手機(jī)的攝像頭不過(guò)是一個(gè)釘在背后的傳感器，且只能拍攝粒度粗糙、低分辨率的自拍。

現(xiàn)在，智能手機(jī)攝像頭已經(jīng)成為邊緣 AI 能力的集大成者，足夠安全且可以執(zhí)行生物識(shí)別認(rèn)證；也足夠強(qiáng)大到可以執(zhí)行運(yùn)算攝影，為照片甚至實(shí)時(shí)視頻添加復(fù)雜的 3D 效果、模糊背景。

隨著使用移動(dòng)設(shè)備方式的演變，每一代 LPDDR 都繼續(xù)以所處時(shí)代的必備應(yīng)用程序?yàn)槟繕?biāo)。2020 年，LPDDR5 為智能手機(jī)、平板電腦和筆記本電腦提供了 5G、低端邊緣人工智能（AI）、高級(jí)移動(dòng)游戲和無(wú)縫 4K 視頻流所需的存儲(chǔ)器帶寬。

復(fù)雜的邊緣 AI 用例

接下來(lái)的兩年里，幾乎每天都會(huì)出現(xiàn)全新、更復(fù)雜的邊緣 AI 用例。這些 AI 模型需要功耗受限的邊緣設(shè)備提供越來(lái)越強(qiáng)大的 AI 計(jì)算能力，對(duì) AI 模型給出決策和結(jié)果的速度要求也越來(lái)越高。

處理器的發(fā)展繼續(xù)關(guān)注更先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)、更多的核和 3D-IC 等新的封裝技術(shù)。隨著由于 Wi-Fi 6 和 5G 的出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)速度比以往任何時(shí)候都快，然而存儲(chǔ)器往往會(huì)成為物理限制的瓶頸。

自智能手機(jī)革命開始以來(lái)，存儲(chǔ)器一直是我們?cè)谝苿?dòng)設(shè)備上所有新功能和應(yīng)用程序的命脈。即使是網(wǎng)頁(yè)瀏覽等基本任務(wù)的速度，也取決于設(shè)備的 CPU 能夠以多快的速度在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)和讀取信息。

上述都是 Cadence LPDDR5X 存儲(chǔ)器接口 IP 正式可用的消息一經(jīng)發(fā)布，即受到合作伙伴歡迎的原因。該接口專為數(shù)據(jù)密集的 5G 和人工智能（AI）應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，速度比非常成功的 LPDDR5 IP 快 33%。新存儲(chǔ)器技術(shù)開發(fā)非常緊迫，要跟上層出不窮的新邊緣 AI 用例，不僅在移動(dòng)設(shè)備，還包括任何人可能擁有的最大移動(dòng)設(shè)備，也就是汽車上。

汽車應(yīng)用

隨著汽車行業(yè)轉(zhuǎn)向軟件定義汽車（SDVs），汽車內(nèi)各個(gè)子系統(tǒng)之間低延遲、高帶寬通信的需求正在迅速增長(zhǎng)。因此，計(jì)算性能正在與動(dòng)力系統(tǒng)爭(zhēng)奪能源，也就是每英里性能。

Cadence 已與多家一級(jí)汽車制造商討論將 LPDDR5X 構(gòu)建到安全關(guān)鍵的高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動(dòng)駕駛硬件中的優(yōu)勢(shì)。

這些系統(tǒng)必須能夠在盡可能小的能源消耗范圍內(nèi)，基于大量傳感器數(shù)據(jù)做出關(guān)鍵的實(shí)時(shí)安全決策。

擁抱邊緣 AI

不言而喻，汽車應(yīng)用需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行本地處理，任何自動(dòng)駕駛汽車都必須能夠在不依賴任何人的情況下自動(dòng)駕駛。為什么消費(fèi)者移動(dòng)設(shè)備在邊緣執(zhí)行 AI 計(jì)算，而不是依賴云智能和低延遲 5G 如此重要?

想想看，全球移動(dòng)設(shè)備每天都會(huì)產(chǎn)生數(shù)萬(wàn)億兆字節(jié)可供 AI 操作的數(shù)據(jù)。設(shè)備端邊緣AI處理的數(shù)量相對(duì)有限，很大一部分被發(fā)送到云端。

隨著 AI 應(yīng)用程序復(fù)雜性的增加，需要上傳的數(shù)據(jù)量也與日增加。今天，世界上 77% 的下游帶寬被視頻數(shù)據(jù)占用，通過(guò)優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施將數(shù)據(jù)從中心向外傳輸。利用云計(jì)算處理復(fù)雜 AI 用例所需的數(shù)據(jù)將扭轉(zhuǎn)這一趨勢(shì)，并在這個(gè)過(guò)程中對(duì)全球網(wǎng)絡(luò)造成巨大限制。

當(dāng)我們將使用邊緣 AI 的移動(dòng)設(shè)備擴(kuò)展到智能相機(jī)或移動(dòng)醫(yī)療工具等其它電池驅(qū)動(dòng)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備時(shí)，還需要考慮數(shù)據(jù)價(jià)值的問(wèn)題。當(dāng)這個(gè)價(jià)值可以用毫秒來(lái)衡量時(shí)，處理過(guò)程中的任何延遲都會(huì)降低其價(jià)值，甚至可能為零。

即使考慮到 5G 接近零的延遲，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣纫彩軅鞑パ舆t的影響。在無(wú)線通信中，數(shù)據(jù)傳輸速度相當(dāng)于光速。如果用一個(gè)數(shù)字來(lái)說(shuō)明，那就是每 100 英里的數(shù)據(jù)傳輸，就會(huì)帶來(lái) 0.82ms 的延遲。

聽(tīng)起來(lái)可能沒(méi)有很大影響，但是不要忘記，數(shù)據(jù)中心的位置差別很大，而且網(wǎng)絡(luò)通常分布在很遠(yuǎn)的地理距離上，云端距離邊緣可能有幾千英里。數(shù)據(jù)包的大小、路由器和數(shù)據(jù)必須通過(guò)的其它網(wǎng)絡(luò)硬件的數(shù)量進(jìn)一步加劇了延遲。所有上述因素都會(huì)快速產(chǎn)生疊加效應(yīng)。這甚至發(fā)生在數(shù)據(jù)可以被分析、執(zhí)行推斷、并將結(jié)果發(fā)送回邊緣設(shè)備之前。

這就是為什么我們將 AI 計(jì)算更靠近生成數(shù)據(jù)的邊緣設(shè)備如此重要。在移動(dòng)領(lǐng)域，特別是汽車領(lǐng)域，這意味著在設(shè)備本身上執(zhí)行復(fù)雜的 AI 計(jì)算。

讓設(shè)計(jì)未來(lái)可期

PCB 子卡中的 Cadence LPDDR5X

LPDDR5X 是多種 Cadence 存儲(chǔ)器 IP 中的最新產(chǎn)品，可以追溯到 Cadence 2010 年對(duì) Denali 的收購(gòu)。此前，Cadence 于 2022 年 11 月發(fā)布了 GDDR6 硅片，專為超大型計(jì)算、數(shù)據(jù)中心和 5G 等超高帶寬存儲(chǔ)器應(yīng)用而設(shè)計(jì)。

就像 GDDR6 一樣，LPDDR5X 是一種未來(lái)可期的技術(shù)，為接下來(lái)可能發(fā)生的任何趨勢(shì)提供性能支持。LPDDR5X 標(biāo)準(zhǔn)將峰值數(shù)據(jù)傳輸速度從 LPDDR5 的 6400Mbps（6.4Gbps）提高到8533Mbps（8.5Gbps），今天沒(méi)有多少應(yīng)用程序能夠充分利用邊緣設(shè)備的這種令人難以置信的性能。

Cadence LPDDR5X IP 眼圖

如之前所說(shuō)，幾乎每天我們都能聽(tīng)到令人難以置信的新功能和對(duì)性能要求極高的邊緣用例——從用手機(jī)或獨(dú)立的 VR/AR 頭戴設(shè)備探索元宇宙，或進(jìn)一步實(shí)現(xiàn) 5 級(jí)（全）汽車自動(dòng)駕駛，幾乎每天我們都能聽(tīng)到令人難以置信的新功能和性能大戶的邊緣用例。隨著 LPDDR5X 這樣技術(shù)的裝機(jī)和應(yīng)用，這些用例不再遙不可及，我們即將看到邊緣 AI 計(jì)算真正的能力。

Cadence Denali 存儲(chǔ)器和存儲(chǔ) IP 解決方案支持最廣泛的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，包括控制器和 PHY 的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，適用于高性能和低功耗應(yīng)用?，F(xiàn)在即未來(lái)。

關(guān)于 Cadence

Cadence 是電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的關(guān)鍵領(lǐng)導(dǎo)者，擁有超過(guò) 30 年的計(jì)算軟件專業(yè)積累?；?a target="_blank">公司的智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)戰(zhàn)略，Cadence 致力于提供軟件、硬件和 IP 產(chǎn)品，助力電子設(shè)計(jì)概念成為現(xiàn)實(shí)。Cadence 的客戶遍布全球，皆為最具創(chuàng)新能力的企業(yè)，他們向超大規(guī)模計(jì)算、5G 通訊、汽車、移動(dòng)設(shè)備、航空、消費(fèi)電子、工業(yè)和醫(yī)療等最具活力的應(yīng)用市場(chǎng)交付從芯片、電路板到完整系統(tǒng)的卓越電子產(chǎn)品。Cadence 已連續(xù)九年名列美國(guó)財(cái)富雜志評(píng)選的 100 家最適合工作的公司。

審核編輯：湯梓紅