SDRAM傳輸標準是什么？有哪些標準規(guī)定？

內(nèi)存傳輸標準是指主板所支持的內(nèi)存?zhèn)鬏攷挻笮』蛑靼逅С值膬?nèi)存的工作頻率，這里的內(nèi)存最高傳輸標準是指主板的芯片組默認可以支持最高的傳輸標準。不同主板的內(nèi)存?zhèn)鬏敇藴适遣煌?，原則上主板可以支持的內(nèi)存?zhèn)鬏敇藴适怯尚酒M決定的。 當然，主板廠商在設(shè)計主板時也可以做一定的發(fā)揮，可以支持比芯片組默認更高或者更低的內(nèi)存?zhèn)鬏敇藴剩疤崾莾?nèi)存類型不能改變，對于要支持AMD64位“Bulldozer(推土機)”架構(gòu)CPU的芯片組來說，CPU也必須集成DDR3 1600內(nèi)存控制器才能運行，所以支持內(nèi)存的傳輸標準會視CPU而定。主板和內(nèi)存的關(guān)系不同類型的內(nèi)存其傳輸標準是不相同的。主板支持內(nèi)存?zhèn)鬏敇藴蕸Q定著，主板所能采用最高性能的內(nèi)存規(guī)格，是選擇購買主板的關(guān)鍵之一。在選購好CPU和主板之后選購內(nèi)存時，必須注意該主板所支持的內(nèi)存類型和內(nèi)存?zhèn)鬏敇藴?，以及是否支持雙通道等等。要選購符合該主板要求的內(nèi)存才能獲得最佳的性能。內(nèi)存?zhèn)鬏斅屎蛢?nèi)存大小沒有必然的關(guān)系，不過因為速度快和容量大的內(nèi)存都是科技進步帶來的產(chǎn)品，所以一般容量較大的傳輸率也較大，絕大多數(shù)2G的內(nèi)存都為DDR2系列，有533、667、800、1066、1333等頻率。越老的主板支持的傳輸率就越低，大部分現(xiàn)在的主板都能支持到800。某些質(zhì)量好的主板可以支持到1066和1333，有些主板在超頻的狀態(tài)下也會支持這么高的頻率。主板支持的內(nèi)存?zhèn)鬏斅适且粋€重要的指標，在主板的技術(shù)參數(shù)上肯定會標注。只要知道主板的具體型號就能查到所支持的傳輸率。.

支持內(nèi)存?zhèn)鬏敇藴手靼逅苤С謨?nèi)存的最大容量是指最大能在該主板上插入多大容量的內(nèi)存條，超過容量的內(nèi)存條即便插在主板上， 主板也無不支持。主板支持的最大內(nèi)存容量理論上由芯片組所決定，北橋決定了整個芯片所能支持的最大內(nèi)存容量。但在實際應(yīng)用中，主板支持的最大內(nèi)存容量還受到主板上內(nèi)存插槽數(shù)量的限制，主板制造商出于設(shè)計、成本上的需要，可能會在主板上采用較少的內(nèi)存插槽，此時即便芯片組支持很大的內(nèi)存容量，但主板上并沒有足夠的內(nèi)存插槽供適用，就沒法達到理論最大值。

標準的SDRAM分為66MHz SDRAM(即俗稱的PC 66，但PC 66并非正規(guī)術(shù)語)，PC 100以及PC 133，其標準工作頻率分別為66MHz，100MHz和133MHz，對應(yīng)的內(nèi)存?zhèn)鬏攷挿謩e為533MB/sec，800MB/sec和1.06GB/sec。非標準的還有PC 150等。需要注意的是，對所有的內(nèi)存而言，內(nèi)存的標準工作頻率只是指其在此頻率下能穩(wěn)定工作，而并非只能工作在該頻率下。高標準的SDRAM可以工作在較低的頻率下，例如PC 133也可以工作在100MHz，只是此時內(nèi)存性能不能得到完全發(fā)揮，性能大打折扣;而低標準的內(nèi)存通過超頻也可以工作在較高頻率上以獲得較高的內(nèi)存性能，只是穩(wěn)定性和可靠性要大打折扣。

儲器子系統(tǒng)的主要功能是在云計算和人工智能 (AI)、汽車和移動等廣泛應(yīng)用中盡可能快速可靠地為主機(CPU 或 GPU)提供必要的數(shù)據(jù)或指令。片上系統(tǒng) (SoC) 設(shè)計人員可以選擇多種類型的存儲器技術(shù)，每種技術(shù)都具有不同的特性和高級功能。雙數(shù)據(jù)速率 (DDR) 同步動態(tài)隨機存取存儲器 (SDRAM) 已成為主系統(tǒng)存儲器最主流的存儲器技術(shù)，因為它使用電容器作為存儲元件來實現(xiàn)高密度和簡單架構(gòu)、低延遲和高性能、無限存取耐力和低功耗。

選擇正確的存儲器技術(shù)通常是實現(xiàn)最佳系統(tǒng)性能的最關(guān)鍵決策。本文介紹了不同的存儲器技術(shù)，旨在幫助 SoC 設(shè)計人員選擇最適合其應(yīng)用要求的正確存儲器解決方案。

標準 DDR DRAM 在企業(yè)服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心、筆記本電腦、臺式機和消費類應(yīng)用等應(yīng)用領(lǐng)域隨處可見，可提供高密度和高性能。DDR4 是這一類別中最常用的標準，與其前代產(chǎn)品 DDR3 和 DDR3L(DDR3 的低功耗版本)相比具有多項性能優(yōu)勢：

與運行速度最高為 2133Mbps 的 DDR3 相比，它的數(shù)據(jù)速率更高，最高可達 3200Mbps

工作電壓更低(相較于 DDR3 的 1.5V 和 DDR3L 的 1.35V，它只有 1.2V)

性能更高(例如存儲體組)、功耗更低(例如數(shù)據(jù)總線反轉(zhuǎn))，并且可靠性、可用性和可維護性 (RAS) 特性更優(yōu)(例如包裝后修復(fù)和數(shù)據(jù)循環(huán)冗余檢查)

由于各個 DRAM 晶圓尺寸從 4Gb 增加到 8Gb 和 16Gb，因此密度更高

正在 JEDEC 開發(fā)的 DDR5 預(yù)計將在 1.1V 的工作電壓下將運行數(shù)據(jù)速率提高到 4800Mbps。DDR5 新增多種架構(gòu)和 RAS 特性，可有效處理這些高速運行，同時盡量縮短因存儲器錯誤導致的系統(tǒng)停機時間。模塊上的集成穩(wěn)壓器、更好的刷新方案、旨在提高通道利用率的架構(gòu)、DRAM 上的內(nèi)部糾錯碼 (ECC)、用于提高性能的更多存儲體組以及更高的容量只是 DDR5 的一小部分關(guān)鍵特性。

移動 DDR

與標準 DDR DRAM 相比，移動 DDR(也稱為低功耗 DDR (LPDDR) DRAM)具有一些可以降低功耗的附加功能，而降低功耗正是移動/電池供電應(yīng)用(如平板電腦、移動電話和汽車系統(tǒng)，以及 SSD 卡)的核心要求。LPDDR DRAM 可以比標準 DRAM 運行得更快，以實現(xiàn)高性能并提供低功耗狀態(tài)，幫助提高電源效率和延長電池壽命。

與標準 DDR DRAM 通道(64 位寬)相比，LPDDR DRAM 通道通常為 16 位或 32 位寬。與標準 DRAM 產(chǎn)品一樣，每個連續(xù)的 LPDDR 標準產(chǎn)品都瞄準了比其前代產(chǎn)品更高的性能和更低的功耗目標，并且任何兩個 LPDDR 產(chǎn)品都不會彼此兼容。

LPDDR4 是這個類別中最常用的標準，在 1.1V 的工作電壓下的數(shù)據(jù)速率最高可達 4267Mbps。LPDDR4 DRAM 通常是雙通道設(shè)備，支持兩個 x16(16 位寬)通道。各個通道都是獨立的，因此具有自己的專用命令/地址 (C/A) 引腳。雙通道架構(gòu)為系統(tǒng)架構(gòu)人員提供了靈活性，同時將 SoC 主機連接到 LPDDR4 DRAM。

LPDDR4X 是 LPDDR4 的一種變體，與 LPDDR4 完全相同，只是能夠通過將 I/O 電壓 (VDDQ) 從 1.1 V 降低到 0.6 V 來額外降低功耗。LPDD4X 設(shè)備也可以實現(xiàn)高達 4267Mbps 的速率。

LPDDR5 是 LPDDR4/4X 的后續(xù)產(chǎn)品，預(yù)計運行速率高達 6400Mbps，并且正在 JEDEC 進行積極開發(fā)。LPDDR5 DRAM 有望提供許多新的低功耗和可靠性特性，使其成為移動和汽車應(yīng)用的理想選擇。其中一種重要特性就是用于延長電池壽命的“深度睡眠模式”，有望顯著節(jié)省空閑條件下的功耗。此外，還有一些新的架構(gòu)特性使 LPDDR5 DRAM 能夠以低于 LPDDR4/4X 的工作電壓在此類高速條件下無縫運行。

圖形 DDR

針對高吞吐量應(yīng)用(例如顯卡和 AI)的兩種不同的存儲器架構(gòu)是 GDDR 和 HBM。

GDDR 標準

GDDR DRAM 是專為圖形處理器 (GPU) 和加速器設(shè)計的。數(shù)據(jù)密集型系統(tǒng)(如顯卡、游戲控制臺和高性能計算，包括汽車、AI 和深度學習)是 GDDR DRAM 設(shè)備常用的一些應(yīng)用。GDDR 標準 (GDDR6/5/5X) 被架設(shè)為點對點 (P2P) 標準，能夠支持高達 16Gbps 的速率。GDDR5 DRAM 一直用作離散的 DRAM 解決方案，能夠支持高達 8Gbps 的速率，經(jīng)過配置后可在設(shè)備初始化期間檢測到的 ×32 模式或 ×16(折疊)模式下運行。GDDR5X 的目標是每個引腳的傳輸速率為 10 到 14Gbps，幾乎是 GDDR5 的兩倍。GDDR5X 和 GDDR5 DRAM 的主要區(qū)別在于 GDDR5X DRAM 擁有的預(yù)加載為 16N，而不是 8N。與 GDDR5 每個芯片使用 170 個引腳相比，GDDR5X 每個芯片使用 190 個引腳。因此，GDDR5 和 GDDR5X 標準需要不同的 PCB。GDDR6 是最新的 GDDR 標準，支持在 1.35V 的較低工作電壓下運行高達 16Gbps 的更高數(shù)據(jù)速率，而 GDDR5 需要 1.5V 才能達到該速率。

HBM/HBM2 標準

HBM 是 GDDR 存儲器的替代品，可用于 GPU 和加速器。GDDR 存儲器旨在以較窄的通道提供更高的數(shù)據(jù)速率，進而實現(xiàn)必要的吞吐量，而 HBM 存儲器通過 8 條獨立通道解決這一問題，其中每條通道都使用更寬的數(shù)據(jù)路徑(每通道 128 位)，并以 2Gbps 左右的較低速度運行。因此，HBM 存儲器能夠以更低的功耗提供高吞吐量，而規(guī)格上比 GDDR 存儲器更小。HBM2 是目前該類別中最常用的標準，支持高達 2.4Gbps 的數(shù)據(jù)速率。

HBM2 DRAM 最多可疊加 8 個 DRAM 晶圓(包括一個可選的底層晶圓)，可提供較小的硅片尺寸。晶圓通過 TSV 和微凸塊相互連接。通常可用的密度包括每個 HBM2 封裝 4 或 8GB。

除了支持更多的通道外，HBM2 還提供了一些架構(gòu)更改，以提高性能并減少總線擁塞。例如，HBM2 具有“偽通道”模式，該模式將每個 128 位通道分成兩個 64 位的半獨立子通道。它們共享通道的行和列命令總線，卻單獨執(zhí)行命令。增加通道數(shù)量可以通過避免限制性時序參數(shù)(例如 tFAW)以在每單位時間激活更多存儲體，從而增加整體有效帶寬。標準中支持的其他功能包括可選的 ECC 支持，可為每 128 位數(shù)據(jù)啟用 16 個錯誤檢測位。

SDRAM

Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步動態(tài)隨機存儲器。

同步：是指工作需要同步時鐘，內(nèi)部命令的發(fā)送與數(shù)據(jù)的傳輸都以它為基準;

動態(tài)：是指存儲陣列需要不斷的刷新來保證數(shù)據(jù)不丟失;

隨機：是指數(shù)據(jù)不是線性依次存儲，而是自由指定地址進行數(shù)據(jù)讀寫。

目前共經(jīng)歷了四代：

第一代為 SDR SDRAM。

第二代為 DDR SDRAM，簡稱 DDR，DDR 表示 Double Data Rate(雙倍速率)。

第三代為 DDR2 SDRAM，簡稱 DDR2。

第四代為 DDR3 SDRAM，簡稱 DDR3。

所以很多人認為 SDRAM 是以前很老的 SDR，其實是不對的。

傳輸標準

SDR SDRAM 用 PC + 數(shù)據(jù)讀寫頻率，比如 PC 133 表示的數(shù)據(jù)讀寫頻率為 133MHZ，工作頻率也是 133MHZ。這一代內(nèi)存一個時鐘周期內(nèi)只有脈沖上升期傳輸數(shù)據(jù)，所以數(shù)據(jù)讀寫頻率等于工作頻率。

DDR SDRAM 用 PC + 數(shù)據(jù)讀寫頻率，比如 PC2700 表示的數(shù)據(jù)讀寫頻率為 2700 / 8 約等于 333 MHZ，再除以 2 表示工作頻率 166MHZ。DDR、DDR2、DDR3 內(nèi)存一個時鐘周期內(nèi)脈沖上升期、下降期都傳輸數(shù)據(jù)，所以數(shù)據(jù)讀寫頻率為工作頻率的兩倍。

DDR2 SDRAM 用 PC2 + 數(shù)據(jù)讀寫頻率。

DDR3 SDRAM 用 PC3 + 數(shù)據(jù)讀寫頻率。

內(nèi)存模組

SIMM：Single In-line Memory Module, 單列內(nèi)存模組。內(nèi)存模組就是我們常說的內(nèi)存條，所謂單列是指模組電路板與主板插槽的接口只有一列引腳(雖然兩側(cè)都有金手指)。

DIMM：Double In-line Memory Module，雙列內(nèi)存模組。是我們常見的模組類型，所謂雙列是指模組電路板與主板插槽的接口有兩列引腳，模組電路板兩側(cè)的金手指對應(yīng)一列引腳。

RIMM：Registered DIMM，帶寄存器的雙線內(nèi)存模塊，這種內(nèi)存槽只能插 DDR 或 Rambus 內(nèi)存。

SO-DIMM：筆記本常用的內(nèi)存模組。

RDRAM

Rambus DRAM 是美國的 RAMBUS 公司開發(fā)的一種內(nèi)存。工作頻率較高，但專利費用也同，制造工藝復(fù)雜，沒能形成主流。

雙通道

雙通道是怎么來的呢?據(jù)說最初是由 RDRAM 發(fā)揚的，因為 RDRAM 內(nèi)存雖然工作頻率較高，但總線寬度較窄，所以采用雙通道技術(shù)，就像單車道變成了雙車道一樣。現(xiàn)在雙通道非常流行。

雙通道要注意內(nèi)存插槽顏色，一組顏色代表一個通道，所以要實現(xiàn)雙通道，就要插在不同的顏色插槽中，同時要注意對稱，也就是說第一根內(nèi)存插在第一組的第一個，第二根內(nèi)存就要插在第二組的第一個。