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ddr5在服务器市场的渗透率正在进一步提高,进入放量期
计算主内存转换可能十年才发生一次,但一旦发生,这将是业界非常激动人心的时刻。当 jedec 于 2021 年宣布发布 jesd79-5 ddr5 sdram 标准时,标志着向 ddr5 服务器和客户端双列直插内存模块(服务器 rdimm、客户端 udimm 和 sodimm)过渡的开始。我们现在坚定地走在使下一代服务器具有 ddr5 内存的道路上。
根据市场调研机构推测,ddr5 已占据整个 dram 市场份额的 10%,2024年则将进一步扩大至 43%。服务器市场可能最先推广ddr5,服务器市场对高性能有着绝对的需求。预计2023 年,手机、笔记本电脑和 pc 等主流市场将开始广泛采用 ddr5,出货量明显超过 ddr4,两种技术间完成快速过渡。
那么,ddr5 内存与上一代 ddr4 之间的一些关键区别到底是什么?
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ddr5与ddr4的关键区别
人们总是需要更高的内存性能,而 ddr5 是业界对更多带宽和容量永无止境的需求的最新回应。ddr4 dimm 以 1.6 ghz 的时钟速率达到每秒 3.2 千兆传输 (gt/s),而最初的 ddr5 dimm 将带宽提高 50% 至 4.8 gt/s。ddr5 设置为最终可扩展至 8.4 gt/s 的数据速率。
另一个重大变化是工作电压 (vdd) 的降低。这是为了帮助抵消高速运作带来的功率增加。对于 ddr5,寄存器时钟驱动器 (rcd) 电压从 1.2 v 降至 1.1 v。此外,命令/地址 (ca) 信号从 sstl 更改为 podl。这样做的好处是当引脚停在高电平状态时不会消耗静态功率。
第三,电源架构发生重大变化。使用 ddr5 rdimm,电源管理从主板转移到内存模块。ddr5 rdimm 将在 dimm 上配备一个 12v 电源管理 ic (pmic),从而无需为最大负载情况和降低 ir 压降过度配置载板稳压器。
正如我们所看到的,ddr5 带来了几个主要的性能优势。然而,伴随这些优势而来的是一些新的设计挑战,系统架构师和设计人员需要了解这些挑战,才能充分利用新一代内存。
对于 ddr4 设计,主要的信号完整性挑战出现在双数据速率 dq 总线上,对低速命令地址 (ca) 总线的关注较少。对于 ddr5 设计,即使是 ca 总线也需要特别注意信号完整性。在 ddr4 中,考虑使用差分反馈均衡 (dfe) 来改善 dq 数据通道。但对于 ddr5,rcd 的 ca 总线接收器也将需要 dfe 选项以确保良好的信号完整性。
主板上的供电网络 (pdn) 是另一个考虑因素,包括带有 pmic 的 dimm。考虑到更高的时钟和数据速率,设计人员将需要确保 pdn 能够以良好的信号完整性处理以更高速度运行的负载。
从主板到 dimm 的表面贴装 dimm 连接器也必须处理新的时钟和数据速率。对于系统设计人员,必须更加重视电磁干扰和兼容性(emi 和 emc)的系统设计。
rambusddr5 dimm 内存接口芯片组由 ddr5 注册时钟驱动器 (rcd)、串行存在检测集线器 (spd 集线器) 和温度传感器 (ts) 组成,旨在使设计人员能够充分利用 ddd5 的优势,同时处理更高数据和时钟速度带来的信号完整性和电源挑战。rambus 是业内第一家提供 ddr5 rcd 到 5600 mt/s 的公司,并且不断提高其 ddr5 解决方案的性能以满足不断增长的市场。rambus 现在已将我们最新一代设备的 ddr5 rcd 性能提升到 6400 mt/s。
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主要厂商
海力士是全球第一个正式发布ddr5的厂商。在ddr5 sdram 标准发布后的三个月,海力士推出了其ddr5产品。该ddr5内存条为面向服务器、数据中心的rdimm形态,基于1ynm工艺制造的16gb颗粒,单条容量64gb,而借助tsv硅穿孔技术,最高可以达到256gb。在频率方面,起步就是4800mhz,最高为5600mhz ,当于一秒钟就可以传输9部全高清电影。
在2021年的hotchips 33大会上,三星公布了行业首款的单条512gb ddr5内存条,频率为7200mhz,采用了标准的jedec ddr5-7200时序,这款ddr5内存较之上一代ddr4内存提升了85%左右的性能。三星的10nm级工艺和euv技术使得芯片从16gb跃升至32gb,芯片容量的翻倍意味着可提供高达512gb的容量。
2020年7月,为加速ddr5普及,美光宣布启动技术赋能计划,加入该赋能计划的公司包括cadence(楷登电子)、montage(澜起科技)、rambus、renesas (瑞萨电子)和synopsys (新思科技)。2021年11月,美光宣布推出crucial英睿达ddr5台式电脑(pc)内存产品。该产品的数据传输速度比上一代 ddr4 内存快 50%,可为主流 pc 用户提供发烧友级别的性能。美光表示,现在全新的ddr5内存已经在线上线下渠道开售。
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