Lpddr и ddr в чем разница
Обновлено: 04.07.2024
Я могу ошибаться, но, насколько я могу судить, кажется, что LPDDR/LPDDRX SDRAM превосходит DDR SDRAM практически во всех отношениях — по крайней мере, при условии, что мы говорим об одном и том же номере версии (хотя я известно, что они разрабатываются независимо).
Допустим, мы говорим о LPDDR4X и DDR4. Мне кажется, что LPDDR4X — это, по сути, оперативная память с большим объемом памяти и меньшим энергопотреблением без какой-либо существенной потери производительности. Это правда или я совсем промахнулся? Наверняка должен быть какой-то компромисс, верно? Если да, то каковы компромиссы и имеют ли они смысл?
Раньше общее мнение было простым: LPDDR потребляет меньше энергии (особенно в состоянии покоя) в обмен на снижение производительности. Но если я посмотрю, скажем, на M1 Pro и M1 Max (M1 Max…?) MacBook Pro, они оснащены LPDDR5 и, кажется, имеют очень впечатляющую производительность памяти.
Является ли оперативная память LPDDR просто более качественной оперативной памятью? Или есть какой-то важный компромисс производительности, который я упускаю? Я был озадачен этим некоторое время, и я был бы очень признателен, если бы кто-то более знающий, чем я, мог бы внести свой вклад.
Спасибо за ваше время.
Есть и другие существенные отличия, помимо группировки.
В частности, LPDDR SDRAM разработана таким образом, чтобы иметь возможность уменьшать частоту обновления памяти до очень низкой тактовой частоты в режиме ожидания, что обеспечивает крайне низкое энергопотребление, когда какая-либо часть ОЗУ не активно записывается или читать из (но где оперативная память еще сохраняет всю информацию, так как не отключается совсем), а стандартная DDR SDRAM этого сделать не может.
Это связано с рядом компромиссов; он требует более строгих допусков на бины и, следовательно, является более дорогим, этот тип разгона плохо работает с форм-факторами ОЗУ с сокетами, поэтому все LPDDR SDRAM должны быть припаяны, и, наконец, конструкции LPDDR SDRAM, похоже, не масштабируются как подходит для памяти чрезвычайно высокой плотности (например, модули DIMM емкостью 128 ГБ для серверов и т. п.).
Вы можете в некоторой степени обойти эти ограничения. Первую можно просто преодолеть, если вы готовы потратить деньги на решение проблемы. Второе может не быть проблемой в зависимости от вашего целевого клиента или устройства, тем более что вы все еще можете предложить заводскую настройку. В-третьих, стоит отметить, что припаянная ОЗУ очень компактна (это относится как к DDR, так и к LPDDR), поэтому на самом деле жизнеспособной стратегией является просто добавить больше LPDDR SDRAM в чип, если вы хотите сделать шину памяти достаточно широкий. Однако вы будете платить больше как за дорогую память, так и за дорогую шину памяти, поэтому это действительно имеет смысл делать только в том случае, если вам нужно низкое энергопотребление в режиме ожидания.
Стоит также отметить, что пропускная способность канала LPDDR SDRAM в два раза меньше, чем у DDR SDRAM, но на практике это не имеет большого значения, поскольку все модели ноутбуков, в которых используется LPDDR SDRAM, имеют шину памяти с как минимум в два раза большим количеством каналов для компенсации.
Кроме этого, для ОЗУ LPDDR не стоит упоминания о снижении производительности. Оперативная память LPDDR приобрела плохую репутацию за последние несколько лет, особенно с тех пор, как Intel связала поддержку LPDDR4 с новым 10-нм контроллером памяти, который они не смогли поставить, потому что 10-нм был катастрофой, а AMD не удосужилась поддерживать LPDDR4 до Zen 2. , поэтому рынок ноутбуков застрял на использовании LPDDR3 или DDR4 в течение четырех лет после перехода с DDR3 на DDR4.
LPDDR (Low Power Double Data Rate) SDRAM, разновидность DDR SDRAM, также известная как mDDR (Mobile DDR SDRAM), представляет собой стандарт связи, разработанный Ассоциацией твердотельных технологий JEDEC для памяти с низким энергопотреблением. Известный своим низким энергопотреблением и малыми размерами, он специально используется для мобильных электронных устройств.
LPDDR DRAM представляет собой высокопроизводительное решение со значительно сниженным энергопотреблением, что является ключевым требованием для мобильных приложений, таких как планшеты, смартфоны и автомобили. SoC, необходимый для таких приложений, как правило, использует меньше устройств хранения и более короткие межсоединения на каждом канале, а LPDDR DRAM работает быстрее, чем стандартная DDR DRAM (например, LPDDR4/4X DRAM работает с максимальной скоростью 4267 Мбит/с, в то время как рабочая скорость стандартная DDR4 DRAM — до 3200 Мбит/с), поэтому она может обеспечить более высокую производительность. Однако LPDDR DRAM в таких устройствах не используется. В режиме ожидания их можно перевести в режим пониженного энергопотребления, например в состояние глубокого сна, или они могут работать на более низкой частоте с помощью функции динамического масштабирования частоты (DFS). Поэтому, когда канал хранения находится в режиме ожидания, контроллер хранилища может быстро использовать эти функции низкого энергопотребления, чтобы снизить общее энергопотребление.
Ⅱ Каждое поколение LPDDR
1.LPDDR2
Стандартная спецификация технологии памяти с низким энергопотреблением второго поколения LPDDR2 была официально выпущена Ассоциацией твердотельных технологий JEDEC в декабре 2010 года. LPDDR2 используется в таких мобильных продуктах, как смартфоны, сотовые телефоны, КПК, устройства GPS и портативные игровые приставки. Есть три основные характеристики.
(1) По сравнению с предыдущим стандартом (LPDDR) увеличена поддержка энергосберегающих технологий. С точки зрения интерфейса (ввода-вывода), внутреннего напряжения и внутреннего напряжения исходный LPDDR составляет +1,8 В, но на этот раз LPDDR2 также поддерживает +1,2 В. Он также поддерживает обновление «Частичное самообновление массива» и «Обновление по банкам» некоторых массивов памяти.
(2) Энергонезависимая память (флэш-память) и энергозависимая память (SDRAM) могут использовать общие интерфейсы. Это первый случай, когда флэш-память и SDRAM могут использовать общие интерфейсы, что может уменьшить количество контактов контроллера и увеличить плотность монтажа вокруг подсистемы памяти.
(3) Расширен диапазон поддерживаемых объемов памяти и функций. Поддерживаемая рабочая частота составляет 100 МГц～533 МГц. Разрядность данных в битах составляет ×8, ×16 и ×32. Есть 2бит и 4бит. Емкость флэш-памяти 64Мбит～32Гбит, DRAM 64Мбит～8Гбит.
2.LPDDR3
Стандартная спецификация технологии памяти с низким энергопотреблением третьего поколения LPDDR3 была официально выпущена Ассоциацией полупроводниковых технологий JEDEC в мае 2012 года. LPDDR3 также поддерживает многослойную упаковку PoP и независимую упаковку для удовлетворения потребностей различных типов мобильных устройств. . Характеристики энергоэффективности и сигнальный интерфейс LPDDR2 также были сохранены.
В LPDDR3 также добавлены новые технологии:
(1) Write-Leveling и CA Training: позволяет контроллеру памяти компенсировать отклонения сигнала, чтобы гарантировать, что память работает на самой высокой скорости входной шины в отрасли, сохраняя при этом настройки ввода данных и синхронизацию ввода инструкций и адрес.
(2) Заделка на кристалле/ODT: дополнительная технология. Он добавляет облегченный терминатор в плоскость данных LPDDR3, улучшает высокоскоростную передачу сигнала и сводит к минимуму влияние на энергопотребление, работу системы и количество выводов.
3.LPDDR4
После разработки LPDDR2 и LPDDR3, LPDDR4 начал сиять на мобильных терминалах, таких как смартфоны и планшетные компьютеры, что значительно повысило производительность интеллектуальных продуктов.
Поскольку скорость передачи данных интерфейса ввода-вывода может достигать 3200 Мбит/с, что в два раза превышает скорость широко используемой памяти DDR3 DRAM, недавно представленная память LPDDR4 емкостью 8 ГБ может поддерживать съемку и воспроизведение изображений сверхвысокой четкости, а может непрерывно снимать фотографии высокой четкости с разрешением 20 миллионов пикселей.
Емкость технологии памяти LPDDR3 на мобильных телефонах обычно составляет от 2 ГБ до 4 ГБ, в то время как пропускная способность и частота памяти LPDDR4 в два раза выше, чем у памяти LPDDR, а максимальная поддерживаемая емкость составляет 8 ГБ. функции и использование. Мобильные телефоны с поддержкой технологии памяти LPDDR4 представлены Iphone6s, Samsung s6, Samsung s7 и Huawei mate8.
По сравнению с чипами памяти LPDDR3, LPDDR4 имеет падение рабочего напряжения на 1,1 В, что является самым низким решением для хранения данных, подходящим для смартфонов и планшетов с большим экраном, а также для высокопроизводительных сетевых систем. В качестве примера возьмем пакет памяти 2 ГБ, по сравнению с пакетом памяти 2 ГБ на основе чипа 4 ГБ LPDDR3, пакет памяти 2 ГБ на основе чипа 8 ГБ LPDDR4 может сэкономить до 40% энергопотребления за счет снижения рабочего напряжения и увеличение скорости обработки. В то же время, для передачи входного/выходного сигнала в новом продукте используется уникальная низковольтная логика Samsung с перепадом напряжения (LVSTL), которая не только еще больше снижает энергопотребление чипа LPDDR4, но и позволяет чипу работать при низкое напряжение. Работа на высоких частотах позволила оптимизировать эффективность электропитания.
Появление памяти LPDDR4X в основном решает проблемы пользователей с энергопотреблением мобильного телефона. Напряжение питания упало с 1,1 В на DDR4 до 0,6 В. Это качественный скачок. По сравнению с LPDDR3 и LPDDR4 он экономит электроэнергию на 50 % и 47 % соответственно.
4.LPDDR5
20 февраля 2019 г. JEDEC (Ассоциация твердотельных накопителей) официально выпустила JESD209-5, новый стандарт памяти с низким энергопотреблением для Low Power Double Data Rate 5 (LPDDR5). По сравнению со стандартом LPDDR4 первого поколения, выпущенным в 2014 году, скорость ввода-вывода LPDDR5 увеличилась с 3200 МТ/с до 6400 МТ/с (скорость DRAM 6400 Мбит/с), что непосредственно удвоилось. Если он соответствует общей 64-битной шине высокопроизводительных смартфонов, он может передавать 51,2 ГБ данных в секунду; если это 128-битная шина ПК, она без давления разорвет 100 ГБ в секунду.
The Solid State Association считает, что LPDDR5, как ожидается, значительно улучшит производительность портативных электронных устройств нового поколения (мобильных телефонов, планшетов). Чтобы достичь этого улучшения, стандарт переработал архитектуру LPDDR5 и перешел на самую высокую программируемую и многотактовую архитектуру с 16 банками. В то же время введены две команды для сокращения операций передачи данных, Data-Copy и Write-X, для снижения общего энергопотребления системы. Первый может напрямую копировать данные одного контакта на другие контакты, а второй снижает энергопотребление при передаче данных SoC и RAM. Кроме того, LPDDR5 также вводит коррекцию ошибок ECC канала, напряжение сигнала составляет 250 мВ, а напряжение Vddq/Vdd2 по-прежнему составляет 1,1 В.
По сравнению с LP4x, LPDDR5 имеет сниженное энергопотребление более чем на 20% и имеет режим глубокого сна с точки зрения энергопотребления, а также режим приложений с динамическим масштабированием, что очень важно для поддержки работы ядра и питания и могут предоставлять более качественные услуги конечным пользователям.
Это означает, что срок службы батареи конечного продукта будет увеличен. Например, по сравнению с LPDDR4x, если LPDDR5 работает со скоростью передачи 5,5 Гбит/с, срок службы батареи мобильного телефона может быть увеличен на 5–10 %. Если он работает с максимальной скоростью передачи 6,4 Гбит/с, срок службы аккумулятора мобильного телефона может быть увеличен более чем на 10 %, что означает, что он может работать целый день без подзарядки.
LPDDR5 продлевает срок службы батареи мобильных телефонов на 5–10 %
LPDDR5 DRAM использует динамическое масштабирование напряжения (DVS) для экономии энергии. В это время контроллер памяти может снизить частоту и напряжение DRAM во время ожидания канала. По сравнению с обычными стандартными каналами DDR DRAM (шириной 64 бита), каналы LPDDR DRAM обычно имеют ширину 16 или 32 бита. Как и две другие категории поколений DRAM, каждое последующее поколение LPDDR (LPDDR5, LPDDR4/4X, LPDDR3, LPDDR2, LPDDR) имеет более высокую производительность и меньшее энергопотребление, чем его предшественник. Кроме того, любые два поколения LPDDR несовместимы друг с другом.
Сравнение поколений LPDDR
С появлением 5G LPDDR5 также будет соответствовать ей. Предполагается, что к концу 2020 года большинство основных флагманских устройств будут иметь LPDDR5. С 2021 по 2022 год смартфоны среднего и высокого класса с поддержкой 5G должны будут оснащаться LPDDR5. независимо от того, зависит ли это от количества проданных мобильных телефонов или проданной емкости, с 2022 по 2023 год LPDDR5 станет основным на рынке.
LPDDR5 может реализовать современные очень продвинутые приложения для мобильных телефонов, эти приложения часто требуют очень высокой пропускной способности, превышающей самую высокую пропускную способность, которую может обеспечить LP4. Например, если вы используете флагманский мобильный телефон LPDDR4, встроенной камере с высоким разрешением потребуется несколько секунд для завершения обработки и хранения. Если вы используете LPDDR5, это будет беспроблемный процесс. Если вы одновременно запускаете несколько приложений, например записываете видео, играете в игры с искусственным интеллектом и одновременно делитесь экранами, при использовании LPDDR4 могут возникнуть проблемы, но это не проблема для LPDDR5.
5.LPDDR5X
Раздвигая границы разработки чипов, Samsung выпустила чип LPDDR5X DRAM для смартфонов и других приложений. Новые чипы обеспечивают более высокую скорость по сравнению со стандартом LPDDR5, и неудивительно, что в 2022 году мы увидим их использование в нескольких флагманских телефонах.
Чипы памяти Samsung LPDDR5X DRAM также значительно более энергоэффективны, чем LPDDR5.
В объявлении Samsung компания сделала следующее заявление о разработке своих новых микросхем DRAM.
"В последние годы гиперсвязанные сегменты рынка, такие как искусственный интеллект, дополненная реальность (AR) и метаграница, которые полагаются на сверхбыструю крупномасштабную обработку данных, быстро расширяются. Наш LPDDR5X расширит использование высокопроизводительной памяти с низким энергопотреблением за пределами смартфонов, а также новые возможности для периферийных приложений на основе ИИ, таких как серверы и даже автомобили."
По сравнению с максимальной пропускной способностью LPDDR5 6,4 Гбит/с, LPDDR5X обеспечивает в 1,3 раза более высокую производительность и скорость обработки до 8,5 Гбит/с. Компания Samsung уже начала массовое производство чипов DRAM следующего поколения с использованием 14-нанометровой технологии, и они также принесут пользу портативным устройствам, поскольку новый стандарт на 20 % более энергоэффективен, чем LPDDR5.
Samsung разработает чипы LPDDR5X емкостью 16 Гбит/с, что позволит южнокорейскому гиганту производить блоки памяти емкостью 64 ГБ с целью выхода за пределы рынка мобильных устройств. Samsung также заявила, что будет работать с рядом производителей чипсетов, чтобы согласовать стандарт LPDDR5X, но компания прямо не упомянула, с кем она будет работать.
Учитывая, что в устройствах серий Galaxy S20 и Galaxy S21 используются чипы LPDDR5, неудивительно, что чипы LPDDR5X появятся в грядущей серии Galaxy S22. Поскольку Apple использовала чипы LPDDR4X предыдущего поколения в своей серии iPhone 13, мы не думаем, что они будут поставлять эти чипы LPDDR5X от Samsung, но мы можем видеть, что они используют чипы LPDDR5.
19 ноября 2021 г. компания MediaTek выпустила Dimensity 9000, первую в мире 4-нанометровую мобильную однокристальную систему на кристалле TSMC. Память LPDDR5x с пропускной способностью до 7500 Мбит/с будет поддерживаться Dimensity 9000.
Ⅲ Подводя итоги
Память — важный компонент любой электронной системы, используемой в таких приложениях, как мобильные устройства, Интернет вещей, автомобили и облачные центры обработки данных. Разработчики SoC должны выбрать соответствующую технологию памяти, чтобы обеспечить необходимую производительность, емкость, мощность и площадь. DDR стала реальностью технологии хранения и может использоваться во многих категориях, включая стандартную DDR и DDR с низким энергопотреблением (LPDDR). Новейшие стандарты LPDDR5 и DDR5 обеспечивают более высокую производительность при меньшем энергопотреблении. LPDDR5 работает со скоростью до 6400 Мбит/с, имеет очень низкое энергопотребление и функции RAS, включая новую архитектуру часов, которая упрощает синхронизацию. DDR5 DRAM со скоростью передачи данных до 6 400 Мбит/с поддерживает более высокую плотность, включая двухканальные топологии DIMM для повышения эффективности и производительности канала.
Оперативная память или ОЗУ — один из важнейших компонентов всех устройств, от ПК до смартфонов. Без оперативной памяти работа, которую мы обрабатываем на компьютере или мобильном телефоне, выполняется намного медленнее. Недостаток для приложения или игры, которую вы пытаетесь запустить, может привести к сканированию или даже полному прекращению их работы.
Временная память
ОЗУ — это, по сути, кратковременная память вашего устройства.Он временно хранит (запоминает) все, что работает на вашем ПК, например, все службы Windows, ваш веб-браузер, инструмент для редактирования изображений или игру, в которую вы играете
Типы оперативной памяти
- DRAM (динамическая оперативная память)
- SDRAM (синхронная динамическая оперативная память).
Наиболее распространенным типом оперативной памяти является DDR4 , если в более старых системах может использоваться DDR3 или даже DDR2 . Цифры просто обозначают поколение оперативной памяти, причем каждое последующее поколение предлагает более высокие скорости за счет большей пропускной способности и более высокой скорости в мегагерцах (МГц). Каждое поколение также имеет физические изменения, поэтому они не взаимозаменяемы.
Что такое LPDDR?
Мобильная память DDR (также известная как mDDR, Low Power DDR или LPDDR) – это тип синхронной памяти DRAM с удвоенной скоростью передачи данных для мобильных смартфонов и приложений для планшетных ПК.
Исходная память DDR с низким энергопотреблением (иногда, оглядываясь назад, называемая LPDDR1) представляет собой слегка модифицированную форму DDR SDRAM с некоторыми изменениями для снижения общего энергопотребления.
Наиболее важно, что напряжение питания снижено с 2,5 до 1,8 В. Дополнительная экономия достигается за счет обновления с температурной компенсацией (DRAM требует обновления реже при низких температурах), кроме того, микросхемы меньше, занимая меньше места на плате, чем их обычные - мобильные аналоги. Samsung, Elpida Hynix и Micron — немногие из основных поставщиков этой технологии, которая используется в планшетных вычислительных устройствах, таких как Apple, и все производители смартфонов.
В современных компьютерах используется множество различных типов памяти: DDR4, GDDR5, GDDR6, LPDDR4, HBM и т. д. Хотя все они основаны на DRAM, между ними есть некоторые ключевые различия. DDR4 используется в большинстве ПК в качестве основной памяти и является самой популярной формой DRAM. GDDR5 и GDDR6 используются в видеокартах в качестве выделенной графической памяти. Хотя он также основан на DRAM, он несколько отличается от DDR4.
Многие люди путаются между ними и используют их взаимозаменяемо. Также есть память LPDDR4, используемая в смартфонах и других мобильных устройствах, и память HBM, используемая в серверах и экзафлопсных компьютерах. В этом посте мы исследуем различия между памятью DDR4 и GDDDR5, а также кратко объясним LPDDR4 и чем она отличается от предыдущей.
DDR4, DDR5, GDDR5, GDDR6
Обе карты серии RTX 20 подключены к микросхемам памяти объемом 1 ГБ через 8 (для 2080) и 12 (для Ti) 32-битных контроллеров или каналов памяти. GDDR5/6 также может работать в так называемом режиме раскладушки, где каждый канал вместо того, чтобы быть подключенным к одному чипу памяти, разделен между двумя. Это также позволяет производителям удвоить объем памяти и делает возможными гибридные конфигурации памяти, такие как GTX 660 с шириной шины 192 бита.
LPDDR4/LPDDR4x, LPDDR5 и DDR5
LPDDR5 еще более энергоэффективен, чем LPDDR4 и LPDDR4x. Благодаря использованию динамического масштабирования напряжения (DVS) он регулирует напряжение и, в свою очередь, частоту памяти в соответствии с нагрузкой. Как и LPDDR4/4x, LPDDR5 также имеет два 16-битных канала, а также длину пакета до 32 (в основном 16).
DDR5, с другой стороны, имеет два 32-битных канала на каждый модуль DIMM (DDR4 имеет один 64-битный канал на канал) с длиной пакета и предварительной выборкой 16 n на канал (у DDR4 было вдвое меньше). И DDR5, и LPDDR5 будут поддерживать скорость до 6400 Мбит/с по стандарту JEDEC, хотя мы не увидим их с первой волной модулей. LPDDR5 также увеличивает плотность до 32 Гбит/с на канал с рабочим напряжением всего 1,05/0,9 В для VDD и 0,5/0,35 В для ввода-вывода.
Наконец, LPDDR5 также имеет более гибкую структуру банка.В то время как DDR5 содержит 32 банка, его мобильный вариант может варьироваться от 4 до 16 банков с четырьмя группами банков (хотя 1-2 — это норма). В целом, LPDDR5 повышает энергоэффективность, а также частоту и пропускную способность мобильной памяти, сохраняя при этом гибкость, которой славятся LPDDR4/LPDDR4x.
Читайте также: