厂商都在追逐的DDR5 ，好在哪里？
2020-04-07
14:00:31
来源: 半导体行业观察
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韩国半导体公司SK Hynix早前表示，将于2020年内开始量产DDR5记忆体芯片，并强调DDR5具有更高的资料传输效能，以及更低的电力消耗等特色，能满足多核心运算与高效能运算的使用需求，并强化大数据、AI、机器学习等应用情境的效率。
Samsung (三星) 日前也公开其DDR5 路线图(Roadmap) 资料，铁定今年内量产DDR5 记忆体颗粒，单颗高达64Gbits (即8GB) 容量！DDR5 记忆体预计明年初，推出至终端用户使用者市场。时钟方面，最终可发展至DDR5-8400。双通道DDR5-8400 的频宽高达134.4GB/s，等于双通道DDR4-3200 (51.2GB/s) 的2.625 倍，或等于双通道DDR4-4000 (64GB/s) 的2.1 倍！
美光在今年二月则宣布出货全球首款量产低功耗DDR5 DRAM 芯片，将率先搭载在小米10智能手机上。
为什么三大厂商都在跟进DDR 5？这与他的特性有很重要的关系。
作DDR4 的后继者，DDR5 是下一代同步动态随机存取存储器 (SDRAM)。DDR 存储器可在单个时钟周期内发送和接收两次数据信号，并允许更快的传输速率和更高的容量。
虽然 DDR 内存中的大多数开发都是适度的增量，重点是性能改进以满足服务器和个人计算机应用程序要求，但从 DDR4 到 DDR5 的跨越是一个更大的飞跃。在需要更多带宽的驱动下，DDR5 在强大的封装中带来了全新的架构。
计算能力的迅速发展使中央处理器制造商努力提供尽可能多的核心数量。不久前，个人计算机用户只能期待 4 核芯片。现在，大多数中央处理器制造商会提供 6 核中端芯片和 12 核高端芯片。对于服务器解决方案，制造商们提供多达 64 内核。当前服务器内存解决方案（如 DDR4）不能满足这些高核计数中央处理器的带宽需求。
信号完整性、电源传输和布局复杂性限制了每个内核的内存带宽进度。要释放下一代中央处理器的强大功能，需要新的内存架构，以符合其更高的每核带宽要求。这是开发 DDR5 SDRAM 解决方案的主要驱动力。
为满足下一代中央处理器的需求，DDR5 带来了更高的数据速率、更低的能耗和更高的密度。DDR5 发布后的最大数据速率为 4800MT/s（百万次/秒），而 DDR4 为 3200MT/s。系统级仿真中的并行比较显示，DDR5 的有效带宽约为 DDR4 的 1.87 倍。
DDR5 将突发长度增加到 BL16，约为 DDR4 的两倍，提高了命令/地址和数据总线效率。相同的读取或写入事务现在提供数据总线上两倍的数据，同时限制同一存储库内输入输出/阵列计时约束的风险。此外，DDR5 使存储组数量翻倍，这是通过在任意给定时间打开更多页面来提高整体系统效率的关键因素。所有这些因素都意味着更快、更高效的内存以满足下一代计算的需求。但是，DDR5 不仅提高了性能，还提高了可扩展性。
经过优化的 DRAM 核心计时和芯片内纠错码是提高 DDR5 可扩展性的两个主要因素。虽然内存架构逐年扩展，但它的代价是 DRAM 单元电容的下降和位线接触电阻的增加。DDR5 解决了这些缺点，并允许通过优化的核心计时进行更可靠的扩展，这对于确保有足够的时间在 DRAM 单元中写入、存储和检测电荷至关重要。
芯片内纠错码 (ECC) 通过输出数据之前在读取命令期间执行更正，提高了数据完整性并减少了系统纠错负担。DDR5 还引入了错误检查清理，其中 DRAM 将在发生错误时读取内部数据并写回已更正的数据。
为了提高记忆体的存取效能，DDR8采用由8个Bank Group组成的32 Bank（可以单独启用/停用的存储单元）架构，比DDR4由4个Bank Group组成的16 Bank架构，多出1倍的存取可用性（Access Availability）。而DDR5的Burst Length（DRAM单个读/写指令可以存取的资料量）从DDR4的8增加到16，也是增加效能的关键功能。
不同于DDR4在更新（Refresh）时无法执行其他操作，DDR5则透过Same Bank Refresh功能，让系统可以在更新某些Bank的时候，存取其他Bank的资料，另一方面DDR5也透过决策回馈等化器（Decision Feedback Equalization，DFE）消除杂讯，以增加整体效能表现。
在电力消耗部分，DDR5的工作电压为1.1V，低于DDR4的1.2V，能降低单位频宽的功耗达20％以上。
根据市场研究公司International Data Corporation提供的调查报告，DDR5的需求预计从2020年开始增长，并可在2021年夺下DRAM市场的22％，到2022年成长至43%，而个人电脑、消费性产品也应该会跟随伺服器的步调，逐渐转从DDR4过渡至DDR5。
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