EDA365欢迎您登录！

您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册

x

本帖最后由 lifree 于 2019-12-25 15:54 编辑1 C" _% k3 M7 x# f6 c

! C: j0 R" ^; J8 G& R# p2 pDDR4技术参数揭密, x" l7 X/ |) A; F2 U+ o4 D* B

- h8 d# m4 q) o5 W6 \* C! G! W% `. g" L" v

g, U3 @( J4 c( {: M4 W3 ^  w7 P( b; m. k9 D5 ~

7 r* d0 W& p; i7 \; sNO1:+ d6 H# `0 I5 o' Y$ G

2 z% l$ y) M. n, q- N4 i' R背景

4 L+ M$ n* N7 S) g' V( ]第四代双倍数据率同步动态随机存取存储器6

- }. g/ i) D" ], E

5 X5 [; n0 ?$ z  a(英文：Double-Data-Rate Fourth Generation Synchronous Dynamic Random Access Memory，简称为DDR4 SDRAM)，是一种高带宽的电脑存储器规格。

8 P; W/ r& A! h- ?它属于SDRAM家族的存储器产品，是自1970年DRAM开始使用以来，现时最新的存储器规格，旨在全面取代旧有的存储器规格.

+ l& F- b# r$ t' |/ }* S8 e2 i" D0 F+ U0 O  e! [

1 ]* G# @( W0 y

. O% @" X4 z* {# v% p0 L" X; @

% H, w2 j. @- Q1 c5 G( E: D5 Q: F. g# W" Z) E% @/ [/ P

2 N" }7 r# ]* |6 |' N* qNO2:, n5 l1 p& Y) V1 a0 F: r1 C+ T

处理器w- T0 x1 ]- x

每次内存升级换代时，必须支持的就是处理器。Haswell-E平台的内存同IVB-E/SNB-E一样为四通道设计，DDR4内存频率原生支持2133MHz，这相较IVB-E的DDR3原生1866MHz，起始频率有不小的提升。

$ ?. C; f- p! y# l8 ?' r8 P# ~% U2 g- p

作为新的旗舰提升最大两点一个是6核升级8核，另一点是对DDR4的支持。上市初期整体成本相当高，并且不会同时支持DDR3和DDR4内存，所以增加了DDR4普及的门槛。

, _5 [+ g, d; _9 W: I8 f2 h6 X2 B% H% y5 S5 A4 C0 B

. ~) h8 N) a) c( O  ]% W

! H" ?% q* V" [. S$ N7 l3 mNO3:& B" x4 |) N* B8 K" G

" M+ c1 M3 ?% x' B- S速率

0 ^$ \+ `! n2 o; M( o9 XDDR4-1600 MT/s

2 D" r3 ~! b& KDDR4-1866 MT/s

* _, H0 |, e- r  lDDR4-2133 MT/s

, i' ]! W) C5 _3 @: U+ wDDR4-2400 MT/s

+ M0 P3 K( m( sDDR4-2666 MT/s! {: X" K* c7 s" Y: I8 |

DDR4-3200 MT/s

# J9 P" J% m4 {% A5 ?5 O

4 H+ {! J* ]# M7 r科学点以后都用MT/s的单位了。拿常见的

2 d- Z+ f0 f) W5 h+ ~1 q( kDDR4-2133 来说，每根数据信号线，现在每秒传输的数据约为2.133 Gbps，

( z# D  `/ T% O6 J" B: k6 K0 @  U换算成常见的带宽是266MB/s,DQS,CLK的频率就到1.3Ghz

1 ?( t6 u4 \' Z: S; P9 g

- x0 t$ Y1 X8 n* J* l) |/ z8 {0 h) n4 a) P+ @/ p

9 l1 w& }. ~* P; I! Q1 T

4 a5 R% c+ Z3 A: d$ V% }

6 K1 Z( K4 q( V: P5 W1 j5 H8 |NO4:

% B& i5 l, y6 R7 k4 r封装

C( s4 P. S1 g+ _+ J( p$ f+ X$ EDDR4在使用了3DS堆叠封装技术后，单条内存的容量最大可以达到目前产品的8倍之多。+ j, \; _0 y! n+ C) {( [4 ~. ]( [

举例来说，目前常见的大容量内存单条容量为8GB(单颗芯片512MB，共16颗)，而DDR4则完全可以达到64GB，甚至128GB。

& a# o  f0 r8 b$ w8 l: q+ `

, `) v% F: w3 s! |6 O

( N) P$ W2 w) @* h3 Y5 o& y9 b7 ]9 B

1 q) D0 H9 L" I; u" k8 w2 D: K: P  w' p6 a) f/ v

# V7 V; \$ D( H% [& w# z

NO5:内存条分类及外形

, S- l, E7 B# u1 Q( {% x$ h; m9 R) u' w4 W3 `' Z- `

DDR4内存金手指变的弯曲了，并没有沿着直线设计，这究竟是为什么呢？

: v- ], _: X8 N

& p5 ^7 z; h# T9 u) j

一直一来，平直的内存金手指插入内存插槽后，受到的摩擦力较大，因此内存存在难以拔出和难以插入的情况，为了解决这个问题，DDR4将内存下部设计为中间稍突出、边缘收矮的形状。在中央的高点和两端的低点以平滑曲线过渡。这样的设计既可以保证DDR4内存的金手指和内存插槽触点有足够的接触面，信号传输确保信号稳定的同时，让中间凸起的部分和内存插槽产生足够的摩擦力稳定内存。

+ j% {7 D. E8 L3 u2 j

' t. R" I) M4 _( gEDA365论坛的shark版主认为：

+ `* b8 n" m; d2 k, A其实是为了更好的信号完整性6 j0 J7 n  k, |4 ^1 O

0 `" J9 X1 w% V7 C+ h

4 V3 l$ H  k+ Z/ i接口位置同时也发生了改变，金手指中间的“缺口”位置相比DDR3更为靠近中央。在金手指触点数量方面，普通DDR4内存有284个，而DDR3则是240个，每一个触点的间距从1mm缩减到0.85mm。9 H6 e8 q0 N; u

. k7 B2 D* o- V3 c6 B% K

DDR3与DDR4的对照% c" D! z$ ~! _3 e

2 X' B  H# [7 j0 D: u: e0 F0 r+ N8 l7 w5 P& w

9 S" }5 T9 }% F  a+ D

/ {0 D% a, J2 o8 F4 @& l) J

4 ?( W- K1 b& Z6 x4 f' U" a. JNO6:

; a. r6 s4 r8 p4 @- m电压/ I2 {( i- E& J+ c! {) Y! o- ^

}, J% b  q, ~DDR4 不仅采用3DS的封装形式，而且都是采用的20nm以下的工艺来制造的。

6 p8 I: S4 H$ J3 A; K6 q, [% G+ B' q+ `

3 v+ |9 Z' [- R( ]7 y  h电压从DDR3的1.5V降低至DDR4的1.2V,动态范围是1.05--1.2V.

, S& Z& b7 W  f- D5 W& c

7 J; U$ C, m! ?; k- i0 R: H( J移动版本的SO-DIMM DDR4的电压还会更低。1 Y7 i: j6 r; I5 C5 Z2 d$ v

但是由于DDR4的最大电流值仅和DDR3相当。

: }, M4 a: G. y- D  y  q1 aC. q/ z  K' A. Z4 e) T

对于服务器市场，还需要提供Banks切换特性，所以使得服务器用DDR4存储器) ?-! z4 D& M5 I8 ^/ k+ b* k

5 W6 d" _+ a9 K  `2 J' i与桌面版本的DDR4存储器从物理层面上就无法互用。

. E% p: ?1 F: b0 a; m

$ d5 j1 ~. U7 ]6 _( Y

1 r# X0 z" f, O

/ ~* d: I$ O1 C6 F! @6 T: q5 Z5 E, V# ^( I; h

2 ?, M8 Z5 Z8 @/ ^/ A. Q

6 e+ N& H5 ^4 q) J2 y) ^7 O  r

$ o5 I. `* [$ L+ f; q  I, |" I0 C8 g: t* X/ K, k

对与服务器供应商来说，有可能是一个巨大的市场哦。6 d% \2 U" D. z& M1 y! i+ g. s

7 X( m/ D4 M  ^9 L! h8 H) B# b4 u4 q

# l# n; G8 X: ~. T. J: M

7 G# [7 |2 b) t4 e7 Y6 n# I# h; S" p5 z$ z, O: g1 E

0 c7 G+ {- _; N5 G

NO7:: O! ?5 a/ I$ C3 Q; E3 @. W+ I

使用Bank Group架构, i3 b. W, b0 r6 E2 X

- G5 B" O5 \% }( r( v; j

DDR4最重要的使命当然是提高频率和带宽。DDR4内存的每个针脚都可以提供2Gbps(256MB/s)的带宽，DDR4-3200那就是51.2GB/s，比之DDR3-1866高出了超过70％。在DDR在发展的过程中，一直都以增加数据预取值为主要的性能提升手段。但到了DDR4时代，数据预取的增加变得更为困难，所以推出了Bank Group的设计。

/ z* k3 u" y/ t4 ]0 D, J# l8 u# L" w9 C7 D. y

; o; @. r& P3 ~# z2 XBank Group架构又是怎样的情况？2 `* l3 P" Z5 {+ s

5 S: C; S* e$ c& e! X9 x8 m3 T3 @

具体来说就是每个Bank Group可以独立读写数据，这样一来内部的数据吞吐量大幅度提升，可以同时读取大量的数据，内存的等效频率在这种设置下也得到巨大的提升。DDR4架构上采用了8n预取的Bank Group分组，包括使用两个或者四个可选择的Bank Group分组，这将使得DDR4内存的每个Bank Group分组都有独立的激活、读取、写入和刷新操作，从而改进内存的整体效率和带宽。如此一来如果内存内部设计了两个独立的Bank Group，相当于每次操作16bit的数据，变相地将内存预取值提高到了16n，如果是四个独立的Bank Group，则变相的预取值提高到了32n。, g$ m# L* r  t7 x. k3 ?1 O( L1 I( p

2 J( F, R' Q  j, N/ V! h2 n: U3 q* v& L

如果说Bank Group是DDR 4内存带宽提升的关键技术的话，那么点对点总线则是DDR4整个存储系统的关键性设计，对于DDR3内存来说，目前数据读取访问的机制是双向传输。而在DDR4内存中，访问机制已经改为了点对点技术，这是DDR4整个存储系统的关键性设计。: I# m* v6 j) f9 \2 H

7 C; f$ |. _: q) u

; c' D6 U8 `5 w2 V( E

在DDR3内存上，内存和内存控制器之间的连接采用是通过多点分支总线来实现。这种总线允许在一个接口上挂接许多同样规格的芯片。我们都知道目前主板上往往为双通道设计四根内存插槽，但每个通道在物理结构上只允许扩展更大容量。这种设计的特点就是当数据传输量一旦超过通道的承载能力，无论你怎么增加内存容量，性能都不见的提升多少。这种设计就好比在一条主管道可以有多个注水管，但受制于主管道的大小，即便你可以增加注水管来提升容量，但总的送水率并没有提升。因此在这种情况下可能2GB增加到4GB你会感觉性能提升明显，但是再继续盲目增加容量并没有什么意义了，所以多点分支总线的好处是扩展内存更容易，但却浪费了内存的位宽。

" i! d& ?9 K$ h3 A

Q8 s' Z' z' d2 \2 [# y- _* X( P2 S; Y- a7 I

因此，DDR4抛弃了这样的设计，转而采用点对点总线：内存控制器每通道只能支持唯一的一根内存。相比多点分支总线，点对点相当于一条主管道只对应一个注水管，这样设计的好处可以大大简化内存模块的设计、更容易达到更高的频率。7 Y1 J$ O6 c+ J) X, l( D/ z' F, ]

5 X/ e  g3 W' y% `8 I# J. ?6 w) r5 b

不过，点对点设计的问题也同样明显：一个重要因素是点对点总线每通道只能支持一根内存，因此如果DDR4内存单条容量不足的话，将很难有效提升系统的内存总量。' A9 y* D: E; f& j: r$ C

: J4 S$ ?- F# v  `0 K6 G

) C: k3 ^' ?/ `! k5 h8 b9 H9 k: o当然，这难不倒开发者，3DS封装技术就是扩增DDR4容量的关键技术。

1 c& Y/ }- n. m. P% b1 L$ M  L2 i" D! `4 {. M# G4 o2 v* L4 Z

4 i: @" Z$ J! g, a1 B

『本文转载自网络,版权归原作者所有,如有侵权请联系删除』