DDR5內(nèi)存年底開(kāi)始量產(chǎn)，2022年成為主流！

日前，DDR5標(biāo)準(zhǔn)被公布，但DDR4內(nèi)存都剛開(kāi)始普及，甚至大部分人的電腦還在使用DDR3內(nèi)存。那么DDR5除了究竟比之前強(qiáng)在哪里？DDR又是什么鬼？

7月15日，JEDEC固態(tài)存儲(chǔ)協(xié)會(huì)正式發(fā)布了DDR5 SDRAM標(biāo)準(zhǔn)（JESD79-5），為全球計(jì)算機(jī)拉開(kāi)新時(shí)代序幕。

DDR5內(nèi)存發(fā)布后，AMD、Intel、三星、美光、SK海力士等廠商紛紛出面站臺(tái)，SK海力士更是再次強(qiáng)調(diào)，其DDR5內(nèi)存定于今年內(nèi)量產(chǎn)。

事實(shí)上早在2017年6月，負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)內(nèi)存技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的組織JEDEC就宣稱，下一代內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)DDR5將亮相，并預(yù)計(jì)在2018年完成最終的標(biāo)準(zhǔn)制定，只不過(guò)最近JEDEC才發(fā)布了最終的正式標(biāo)準(zhǔn)。

DDR內(nèi)存全稱是DDR SDRAM(Double Data Rate SDRAM，雙倍速率SDRAM)。DDR SDRAM最早是由三星公司于1996年提出，由日本電氣、三菱、富士通、東芝、日立、德州儀器、三星及現(xiàn)代等八家公司協(xié)議訂立的內(nèi)存規(guī)格，并得到了AMD、VIA與SiS等主要芯片組廠商的支持。它是SDRAM 的升級(jí)版本，因此也稱為「SDRAM II」。

DDR 具有高密度特性，其采用了電容器作為存儲(chǔ)元件的簡(jiǎn)單架構(gòu)具有高性能、低延遲、高訪問(wèn)壽命以及低功耗等特點(diǎn)。

JEDEC（固態(tài)技術(shù)協(xié)會(huì)）定義中開(kāi)發(fā)了三種 DDR 標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)DDR、移動(dòng) DDR 和圖形 DDR，來(lái)幫助設(shè)計(jì)人員滿足對(duì)內(nèi)存的要求。JEDEC 目前在 DDR 類別中的最新一代是DDR5。根據(jù)維基百科消息顯示：截至 2019 年 9 月，此類產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，仍在等待JEDEC確定，預(yù)計(jì)在 2020 年發(fā)布。

具備高密度和高性能的標(biāo)準(zhǔn) DDR DRAM 有各種型號(hào)和外形尺寸，支持 4 (x4) 或 8 (x8) 或 16 (x16) 位的數(shù)據(jù)寬度。終端應(yīng)用可以將這些存儲(chǔ)器用作分立式 DRAM 或 DIMM。

DIMM 是一款帶有多個(gè) DRAM 芯片的印刷電路板 (PCB) 模塊，支持 64 或 72 位數(shù)據(jù)寬度。72 位 DIMM 稱為糾錯(cuò)碼 (ECC) DIMM，除支持 64 位數(shù)據(jù)外，還支持 8 位 ECC。

服務(wù)器、云和數(shù)據(jù)中心應(yīng)用通常使用基于 4 個(gè) DRAM 的 72 個(gè) ECC DIMM，在獲得更高密度的 DIMM 的同時(shí)還可支持更高的 RAS（可靠性、可用性、可維護(hù)性）功能。除此之外，這樣的ECC DIMM還能縮短此類應(yīng)用在存儲(chǔ)器發(fā)生故障時(shí)的停機(jī)時(shí)間。

對(duì)比其他 8 bit 和 16 bit DRAM 的 DIMM 來(lái)說(shuō)，這種方案價(jià)格較為便宜，所以此類產(chǎn)品被廣泛用于臺(tái)式機(jī)和筆記本電腦中。與此同時(shí)，還可以將這些存儲(chǔ)器當(dāng)作分立式 DRAM 來(lái)使用。因此，與其他 DDR 類別方案相比時(shí)，標(biāo)準(zhǔn) DDR 通道寬度的靈活性就是其最大的優(yōu)勢(shì)。

簡(jiǎn)言之，DDR5內(nèi)存芯片Bank數(shù)量翻番到32，每Bank的自刷新速度翻番到16Gbps。VDD電壓從DDR4的1.2V降至1.1V，也就是減少功耗。此外，芯級(jí)ECC、更好的設(shè)計(jì)伸縮性、更高的電壓耐受度等都保證了性能、產(chǎn)能、工藝水準(zhǔn)等。

按照J(rèn)EDEC的說(shuō)法，DDR5內(nèi)存的引腳帶寬（頻率）是DDR4的兩倍，首發(fā)將以4.8Gbps(4800MHz)起跳，比末代DDR4的標(biāo)準(zhǔn)頻率3200MHz增加了50%之多，總傳輸帶寬提升了38%，未來(lái)將最高摸到8400MHz左右。 

對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，擁有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

如果只看頻率的話，相同容量下，4800MHz的DDR5內(nèi)存條，性能是3200MHz的DDR4內(nèi)存條的1.5倍。

你也可以簡(jiǎn)單理解為，同樣的時(shí)間里，DDR5跑了3圈，而DDR4只跑了2圈，妥妥的碾壓。  

從工作電壓來(lái)看，DDR5進(jìn)一步降低到1.1V。

簡(jiǎn)而言之，隨著頻率的增加，整個(gè)內(nèi)存部分的功耗也在迅速增長(zhǎng)，所以需要依靠降低電壓來(lái)降低整體的功耗。

DDR5-4800（DR）總體的性能提升在1.87倍左右 

其實(shí)真正的標(biāo)準(zhǔn)更新還遠(yuǎn)不止這些特性，上面列舉的只是作為普通消費(fèi)者最常接觸到的一些參數(shù)，給大家作個(gè)參考，能有個(gè)直觀的印象。 

雖然本文只介紹了這3個(gè)主要性能的不同點(diǎn)，實(shí)際上從現(xiàn)在的DDR5規(guī)范來(lái)看，還是有非常多的變化，比如ODT、Prefetch、Burst length、均衡和CA眼圖要求等等，DDR5規(guī)范的內(nèi)容都比之前增加了100多頁(yè)。

消息稱，2020 年已經(jīng)有十幾個(gè) DDR5 實(shí)例在準(zhǔn)備中，速率從 DDR5-4800 起跳。不過(guò)速率提升只是DDR5規(guī)范中的一部分，更重要的實(shí)際上是DDR5內(nèi)存的密度， 16GB核心容量只是起步，很快會(huì)達(dá)到24GB，接著就是32GB，單條甚至可以做到256GB 。

據(jù)《Business Korea》報(bào)導(dǎo)，DDR5規(guī)格確認(rèn)后， 三星、SK海力士與相關(guān)封測(cè)廠營(yíng)運(yùn)前景可期，分析師預(yù)估，DDR5 將于2020 年底開(kāi)始量產(chǎn)，2021年有望出現(xiàn)大幅度成長(zhǎng)，在2022年全球存儲(chǔ)器占比，更將超越DDR4成存儲(chǔ)器的主流規(guī)格。

除存儲(chǔ)器制造廠外，存儲(chǔ)器模組廠與檢測(cè)設(shè)備商也能同步受惠，分析師點(diǎn)名，韓系模組廠Simmtech 與檢測(cè)設(shè)備商UniTest和Exicon , 另外還有南亞科與PCB廠欣興，日商愛(ài)德萬(wàn)測(cè)試 與美商Teradyne，分析師強(qiáng)調(diào)，這7家廠商是因過(guò)去DDR3轉(zhuǎn)DDR4期間，皆因規(guī)格移轉(zhuǎn)出現(xiàn)顯著的營(yíng)收成長(zhǎng)。

而自DDR5標(biāo)準(zhǔn)公布之后，全球三大DRAM工廠——三星、SK海力士及美光也在第一時(shí)間跟進(jìn)，今年內(nèi)就會(huì)正式量產(chǎn)DDR5內(nèi)存，實(shí)際上他們?nèi)ツ昶鋵?shí)就已經(jīng)有過(guò)DDR5樣品了，量產(chǎn)只是水到渠成的。

DDR5內(nèi)存目前最大的問(wèn)題還是平臺(tái)支持，AMD今年的Zen3處理器不會(huì)變，平臺(tái)技術(shù)升級(jí)至少要到5nm Zen4架構(gòu)，估計(jì)要到2022年了。

Intel這邊也沒(méi)太好消息，桌面級(jí)CPU到12代酷睿Alder Lake架構(gòu)是會(huì)大改，不過(guò)有關(guān)DDR5內(nèi)存的支持還是個(gè)謎，目前的信息并不樂(lè)觀，支持的可能性不大。

對(duì)DDR5內(nèi)存來(lái)說(shuō)，首發(fā)的市場(chǎng)也不是消費(fèi)級(jí)平臺(tái)，而是服務(wù)器平臺(tái)，AMD、Intel兩家在服務(wù)器版處理器上支持DDR5應(yīng)該會(huì)更積極，2021年DDR5內(nèi)存的出貨量就會(huì)有明顯增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2022年的份額就會(huì)超越DDR4成為主流。

伴隨新的內(nèi)存，DDR4內(nèi)存也在最近價(jià)格持續(xù)跳水，現(xiàn)在的Q3季度本來(lái)是電子產(chǎn)品的旺季，按理說(shuō)價(jià)格會(huì)水漲船高，但是今年的情況不同了，疫情嚴(yán)重影響了全球經(jīng)濟(jì)，內(nèi)存現(xiàn)在面臨著高庫(kù)存的風(fēng)險(xiǎn)，而智能手機(jī)市場(chǎng)的需求也暴跌了一波，數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)雖然上漲了，但是依然彌補(bǔ)不了這個(gè)大坑，下跌的壓力依然存在。

從發(fā)展規(guī)律來(lái)看，新一代的DDR內(nèi)存往往是先應(yīng)用于對(duì)寬帶有強(qiáng)烈需求的專業(yè)服務(wù)器領(lǐng)域，比如云服務(wù)器、邊緣計(jì)算等等，由于系統(tǒng)內(nèi)存帶寬跟不上服務(wù)器CPU核心數(shù)量的增長(zhǎng)，服務(wù)器因此需要更大的內(nèi)存帶寬。而消費(fèi)級(jí)別的芯片組和CPU產(chǎn)品迭代對(duì)DDR5內(nèi)存的支持又大概需要一年左右的時(shí)間。根據(jù)今年Intel的Roadmap顯示，預(yù)計(jì)在2021年的服務(wù)器處理器上升級(jí)LGA4677插槽，將會(huì)支持PCIe 5.0以及DDR5標(biāo)準(zhǔn)。

綜上所述，也許廠家會(huì)根據(jù)市場(chǎng)反應(yīng)和技術(shù)發(fā)展情況調(diào)整DDR5內(nèi)存上市時(shí)間，根據(jù)以往的規(guī)律，Intel平臺(tái)會(huì)首先支持DDR5而AMD平臺(tái)用戶要想用到DDR5內(nèi)存則還要再等待1-2年的時(shí)間。

事實(shí)上，對(duì)DDR5內(nèi)存來(lái)說(shuō)，平臺(tái)的支持才是最大的問(wèn)題，目前還沒(méi)有正式支持DDR5內(nèi)存的平臺(tái)，AMD預(yù)計(jì)會(huì)在2021年的Zen4處理器上更換插槽，支持DDR5內(nèi)存，而Intel這邊14nm及10nm處理器都沒(méi)有明確過(guò)DDR5內(nèi)存支持，官方路線圖顯示2021年的7nm工藝SapphireRapids處理器才會(huì)上DDR5，而且是首發(fā)服務(wù)器產(chǎn)品，消費(fèi)級(jí)的估計(jì)還要再等等。

而對(duì)于普通消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，Sapphire Rapids距離我們實(shí)在是太過(guò)遙遠(yuǎn)，因此消費(fèi)級(jí)的Alder Lake或者說(shuō)12代酷睿處理器更值得關(guān)注，前期的消息稱，英特爾的12代酷睿處理器也將采用DDR5內(nèi)存，或者增加對(duì)于PCIe 5.0的支持。而具體的時(shí)間很有可能就是2022年。

和服務(wù)器領(lǐng)域不同的是，消費(fèi)級(jí)平臺(tái)對(duì)內(nèi)存升級(jí)的需求沒(méi)有這么迫切，日常使用場(chǎng)景DDR3和DDR4之間也感覺(jué)不出來(lái)差距。但就像《絕地求生》等一眾依靠高頻內(nèi)存的游戲帶動(dòng)了DDR4內(nèi)存的消費(fèi)和普及一樣，DDR5內(nèi)存的大寬帶、高頻率和其他高級(jí)特性也肯定會(huì)有它的用武之地。不過(guò)DDR5內(nèi)存的性能還是隨著軟硬件共同發(fā)展、逐漸磨合才能釋放出來(lái)的，前期和DDR4內(nèi)存拉不出太大差距。

DDR5內(nèi)存的始發(fā)價(jià)格不會(huì)太親民，畢竟更大、更快，也必然更貴。同時(shí)考慮到前期DDR5對(duì)比DDR4沒(méi)有明顯優(yōu)勢(shì)，所以DDR5內(nèi)存上市初期建議小伙伴不要著急著上DDR5（便宜的DDR4它不香嗎？），等到DDR5內(nèi)存成本降低、制程升級(jí)，頻率進(jìn)一步提高，對(duì)比DDR4有明顯優(yōu)勢(shì)時(shí)就是升級(jí)DDR5內(nèi)存的時(shí)機(jī)了。當(dāng)然手頭寬裕的小伙伴可以先嘗嘗鮮。

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DDR5 總線仿真技術(shù)講解

2020年8月13日，星期四，15:00 - 17:00

從 DDR4 到 DDR5 的跨越是一個(gè)更大的飛躍。在需要更多帶寬的驅(qū)動(dòng)下，DDR5 在強(qiáng)大的封裝中帶來(lái)了全新的架構(gòu)。數(shù)據(jù)中心對(duì)更高帶寬的需求永無(wú)止境，這也是DDR5存儲(chǔ)器技術(shù)更快地推向市場(chǎng)的巨大動(dòng)力。您是否想要將DDR5存儲(chǔ)器技術(shù)更快地推向市場(chǎng)？

通過(guò)本次云課堂的學(xué)習(xí)，您會(huì)清楚地知道在仿真 DDR5 總線之前需要了解哪些知識(shí)、了是德科技關(guān)于DDR5仿真技術(shù)的解決方案。

本次云課堂準(zhǔn)備帶給客戶的三大收獲：

· 從 DDR4 到 DDR5 發(fā)生了哪些變化？為什么需要新的仿真和測(cè)量技術(shù)？

· 通道仿真技術(shù)（使用 IBIS-AMI 建模）是如何適應(yīng)帶有外部時(shí)鐘的單端信號(hào)的？

· 如何在生產(chǎn)性和預(yù)測(cè)性 DDR5 工作流程（帶有 Memory Designer 的 PathWave ADS）中應(yīng)用新的仿真技術(shù)？

Stephen Slater

是德科技 高速數(shù)字仿真產(chǎn)品經(jīng)理

2020年8月13日

【參考資料】

1、《運(yùn)行速度遠(yuǎn)超DDR4的DDR5技術(shù)到底有什么新特性？》

2、《電腦DDR5內(nèi)存即將開(kāi)始量產(chǎn)！DDR4內(nèi)存史低價(jià)重現(xiàn)》

3、《韓廠DDR5年底量產(chǎn)，平臺(tái)能支持才是最大問(wèn)題》

4、《DDR5內(nèi)存擬定今年底開(kāi)始量產(chǎn) 2022年成為主流！》

5、《更大、更快，更...的DDR5要來(lái)了！》

6、《DDR5內(nèi)存條比DDR4內(nèi)存條厲害在哪里？》