AI訓練狂飆，DDR5集成PMIC護航，內存技術持續(xù)助力

電子發(fā)燒友網報道（文/黃晶晶）AI訓練數據集正高速增長，與之相適應的不僅是HBM的迭代升級，還有用于處理這些海量數據的服務器內存技術的不斷發(fā)展。

以經過簡化的AI訓練管道流程來看，在數據采集進來后的數據存儲階段對主內存的需求以小于1TB來計算（實際應用中一個集群或實例的內存容量會是簡化模型的數倍。），這時GPU還無須參與訓練中。

到了數據準備階段，將數據進行整理、驗證，此時主內存容量上升到1TB。比如SDXL訓練網絡架構，在數據準備階段，所有的圖像都要被規(guī)整成統(tǒng)一的規(guī)格、大小、像素、尺寸，從而更加高效的利用到網絡中的這些資源，降低延遲和在空間展示中節(jié)省資源。

在AI訓練階段，不僅需要強大的GPU內存，主內存的容量需求會是GPU內存的兩倍，且必須有非常高的帶寬，才能讓GPU本地內存滿足數據的吞吐速度。由此可見，DDR5內存對于AI訓練的重要性。

Rambus為 DDR5 服務器內存模塊提供完整的內存接口芯片組，包含 RCD、PMIC、SPD Hub、溫度傳感器 IC。Rambus最近推出最先進的全新DDR5 服務器電源管理IC（PMIC）系列，包含適用于高性能應用的業(yè)界領先超高電流電源器件，滿足AI及其他高級工作負載對最高性能與容量內存模塊的需求。

Rambus DDR5服務器PMIC產品特點

PMIC是DDR5內存架構中的關鍵組件，可實現更多的內存通道、更大容量的模組和更高的帶寬。Rambus DDR5服務器PMIC系列包含符合JEDEC超高電流（PMIC5020）、高電流（PMIC5000）和低電流（PMIC5010）規(guī)范的產品。

JEDEC定義了三種不同的PMIC，針對不同的電流輸出水平。它們都共享相同的封裝尺寸、引腳布局，并且大多數寄存器集相同。每種設計的電源效率都針對其目標應用的預期電流水平進行了優(yōu)化。

極高電流的PMIC 5020目標是約30安培的最大持續(xù)直流電流，是這三種服務器PMIC中最新定義的。Rambus是首家提供樣品的公司。該PMIC針對的是最高帶寬和最高容量的模塊。

高電流PMIC 5000一直是主要的PMIC，支持的最大持續(xù)直流電流大約為20安培。這款特定的PMIC針對標準到四階模塊，容量為64GB、96GB和128GB。低電流 PMIC 5010 面向容量較低的市場，它支持的最大持續(xù)電流約為 12 安培。

大多數速率高達 60,400 MT/s 的 DDR5 RDIMM 都使用 PMIC 5000 高電流版本和 PMIC 5010 低電流版本 PMIC。目前這兩種型號正處于大批量生產階段。

而新發(fā)布的PMIC5020，主要用于數據速率達到7200MT/s的第四代DDR5，以及第一代的MRDIMM模組，另外，還包括一些6400MT/s數據速率但容量特別高的如256GB內存模組，也會使用超高電流的PMIC5020。

Rambus內存互連芯片業(yè)務部門產品營銷副總裁John Eble表示，Rambus提供完整的DDR5 RDIMM芯片組，對于我們的客戶、客戶的用戶，以及整個生態(tài)系統(tǒng)是多贏的。對于DDR5 RDIMM完整芯片組，我們是經過預先驗證的，可以帶給客戶具有經過驗證的互操作性和非常優(yōu)秀的時序、功率優(yōu)化，而且也有足夠穩(wěn)健的供應鏈供給。

設計挑戰(zhàn)

應用DDR5技術的DIMM架構如何實現更高的內存性能。John Eble進行了詳細解析。

現在DDR5內存已經開始轉移到雙通道架構，在展現的DDR5 RDIMM架構在DDR5當中數據流的通道比特率是32，另外加上8位ECC，來保證他們在連接器上有著各自所需的存儲和吞吐量以及內存性能。



上圖中的雙通道 RCD 現在在主機端以 DDR5 速度運行。因此它的運行速度與 DRAM 相同。圖中每個引腳的開關頻率將比DDR4高出一倍多。

DDR5的每通道最高頻率速度達到8400MT/s。但實際上根據JEDEC今年4月發(fā)布的最新數據，表示在DRAM的規(guī)格當中可以達到8800MT/s的速度。

更高的數據傳輸速率（裕度至關重要），所有這些數據信號所需的連接器引腳數量的增加以及主電源電壓從 1 至 1.2 伏降至 1.1 伏，這些因素共同促使決定采用專用的電源管理IC，幫助控制更加精細的電壓。

DDR5模塊增加了PMIC和相關的無源組件，這是DDR4到DDR5最顯著的變化之一。

通過將電源管理集成到內存模塊（DIMM）上，主板可以為內存模塊提供單一的高電壓電源。由內存模組上的PMIC向模組提供輸入高壓12V電源，避免通過模塊連接器從主板向內存模組組件輸出如1V的電壓，大大降低了輸電網絡上的IR下降問題。

PMIC有四個開關降壓調節(jié)器，其中兩個采用雙相配置，兩個低壓差調節(jié)器，為模塊上的各種組件產生總共五個不同的電壓供應和電壓水平。

PMIC可以針對其所在的特定模塊進行調整。隨著用戶增加內存容量，他們以遞增的方式為服務器添加電源管理。因此，將PMIC集成到內存模塊上極大地簡化主板設計，減少所需的面積，并降低電源系統(tǒng)過度配置的浪費。

為了實現更高的數據傳輸速率，DDR5需要更嚴格且精準的電壓范圍。在電源配置變化的情況下，它需要非常低的噪音，要在較低電壓下保持可靠性。

電源設計上的挑戰(zhàn)來看，首先是散熱問題。PMIC會產生熱量，而且它靠近對熱非常敏感的DRAM。因此，進行熱模擬并確保熱量以一種不會影響模塊的方式消散，這一點非常重要。

第二個設計挑戰(zhàn)是如何將PMIC及其無源元件安裝在模塊上，因為模塊的尺寸是固定的。模塊上已經有很多元器件。因此為PMIC騰出空間，確保其功率完整性達到最佳狀態(tài)，并確保其不會造成任何干擾或散熱問題，這是一個很大的挑戰(zhàn)。

第三個挑戰(zhàn)是確保PMIC上的開關穩(wěn)壓器不會將任何不需要的噪聲引入DIMM的其他部分。

最后是需要確保PMIC可靠且強大。Rambus 專門內置了特殊電路來處理可能的壓力條件，以確保擁有非常強大的部件。

憑借在高性能內存領域積累30多年的經驗，Rambus已成為RDIMM制造商的“一站式” DDR5 內存接口芯片供應商，能夠為制造商提供最高級別的驗證保證并加快其產品上市時間。

中國市場

中國內存市場蓬勃發(fā)展，已經形成了內存顆粒、內存模組、服務器、OEM、ODM、云一套連貫的生態(tài)鏈，中國在全球的內存生態(tài)里扮演著非常重要的一環(huán)。

Rambus大中華區(qū)總經理蘇雷表示，Rambus中國的業(yè)務理念不單單把自己作為一個產品的供應方，更多的是定位成業(yè)務的合作伙伴，助力中國內存整個產業(yè)鏈的生態(tài)發(fā)展。我們通過跟內存上下游合作伙伴的緊密協(xié)同工作，通過利用Rambus內存產品方面的經驗和積累去服務好中國市場。

無論是在客戶產品布局，還是產品設計、研發(fā)問題定位、甚至量產階段，Rambus通過提供高效、優(yōu)質的產品和全面、細致的技術服務與行業(yè)經驗，來踐行“in China for China”的理念，最終實現跟客戶的成長與共贏。

寫在最后

John Eble對DDR5和PMIC發(fā)展情況做一些預判。隨著對更高性能和電源效率的需求不斷增長，未來可能會定義新型內存模塊。現在業(yè)界已經經歷了將 PMIC 集成到模塊驗證和認證中的學習曲線，并看到了由此帶來的好處。那么，很有可能會繼續(xù)在模塊上集成PMIC，以進一步優(yōu)化電源管理并提高整體系統(tǒng)性能。這將成為一種趨勢。

DDR5 在服務器和個人電腦領域都得到了相當迅速的采用。在服務器方面也即將達到平衡點。據集邦咨詢的報告，預計下個季度DDR5 普及率將超過 50%。

另外，PMIC 供應對DDR5服務器模塊來說非常重要。早前曾出現過PMIC 短缺的問題，不過現在整個供應鏈已經恢復，目前沒有看到PMIC供應短缺的情況。