当前位置:首页 > 原创 > 刘岩轩
[导读]在DDR4出现十年之后,DDR5翩翩来迟。作为十年之久的换代,DDR5的设计上实现了诸多突破:新的通道设计、片内ECC、片上PMIC、更多温度传感器乃至插槽缺口的位移等。新的设计规范和标准,让内存容量、带宽和传输速率得以大幅提升,但同时新的标准使得内存条的设计复杂度增加。

在DDR4出现十年之后,DDR5翩翩来迟。作为十年之久的换代,DDR5的设计上实现了诸多突破:新的通道设计、片内ECC、片上PMIC、更多温度传感器乃至插槽缺口的位移等。新的设计规范和标准,让内存容量、带宽和传输速率得以大幅提升,但同时新的标准使得内存条的设计复杂度增加。

相比DDR4,DDR5的DIMM上所需的和数据传输相关的关键芯片更多,其中包括寄存时钟驱动器(RCD)、数据缓冲器(DB)外,串行检测集线器(SPD Hub);服务器级的内存模组还需要在两端添加温度传感器(TS)。

IDC预计到2023年底, DDR5的出货量将会超过DDR4。面对旺盛的市场需求和DDR5更为复杂的设计要求,在DDR5 RCD和DB芯片发布一年之后,Rambus于近日发布了其DDR5 SPD Hub(SPD5118)和TS产品(TS5110),完善了其DDR5 DIMM芯片组合。这些芯片对于增强系统管理和热控制至关重要,可以帮助实现高带宽和高容量,同时优化总体拥有成本。


DDR5:诸多关键变化带来更高性能

据Rambus内存互连芯片业务部门产品营销副总裁John Eble介绍,虽然RDIMM和LRDIMM相对于DDR4的设计并没有太多的变化,但是在DDR5模块本身的配置却有着重大的改变。诸多的关键变化帮助DDR5满足了最新的技术要求。

首先是在通道架构方面,DDR4模块采用单一的内存接口数据通道,具备72位总线,其中包含64个数据位和8个ECC位。而DDR5具有两个40位宽的数据通道,每个通道包括32 个数据位和 8 个 ECC 位,以保持相同的ECC保护,并允许存储元数据。每个模块的额外通道不仅满足了访问粒度的要求,而且还增加了内存效率和数据的并发性。

在数据通道的原始速度上,DDR4的最高数据传输速率为每秒3200MT/s,而DDR5的起始速率将达到4800MT/s,其设计的最高数据传输速率将达8400MT/s。

在突发长度方面,DDR4的突发斩波长度为四,突发长度为八。DDR5 的突发斩波和突发长度将扩展到八和十六,以增加突发有效负载。在突发长度为十六 (BL16) 的情况下,允许单个突发访问 64 字节的数据(典型的 CPU 缓存行大小)。

在命令/地址总线和时钟方面,DDR4具有33个特定功能的引脚,运行单一数据速率的时钟。为了在与DDR4相同的模块引脚数下容纳两个独立的命令/地址总线,DDR5的接口必须变得更加高效,因而DDR5为其两个数据通道使用了单个时钟。DDR5为每个命令/地址总线分配了10个引脚,每个总线运行双倍数据速率,以进一步提高效率。

通过上述一系列的优化,DDR5相比DDR DIMM在性能、容量和功耗方面实现了全面超越。除了上述提到的带宽等优势外,DDR5 DIMM还具备更高的相关容量,每颗芯片的最大密度从DDR4的16Gb到DDR5的64Gb。因此对于使用单芯片封装的DIMM来说,每个模块的最大容量将从64GB增加到256GB,更高容量的DIMM还可以通过3D堆叠技术实现。


DDR5服务器性能优化离不开SPD Hub和TS

服务器市场相比消费市场,对于性能的迫切性更高。可以预期几乎所有的服务器都会逐渐采用DDR5,在接下来的三个月到半年时间,预计也将看到更多支持DDR5的服务器处理器陆续上市。

而对于DDR5 RDIMM而言,除了RCD和DB之外,SPD Hub和温度传感器这两颗芯片对于整个模组的性能提升至关重要。这两颗芯片是服务器级DDR5模组实现电力输送、系统管理和遥测技术的关键,进而也将影响到服务器的整体设计和性能改善。

下图是一个非常典型的双插槽服务器设计,每个插口都有一组DIMMs和PCIe插槽,可以填充SSD、网卡、加速器等。另外有一个底板管理控制器,可以通过各种接口与主板的所有组件进行通信。此外还有一系列的风扇来管理散热和温度。

系统总线在服务器初始化时被大量使用,以发现接入的DIMMs,并执行早期的内存通道校准。DDR5将系统总线从DDR4的I2C升级到了I3C,从而实现了运行频率从1MHz到10MHz的十倍提升。为了支持这种更高的速率,就需要支持I3C接口的SPD Hub进行通信。

SPD Hub将总线隔离到控制器一侧的单个DIMM,与主机进行通信。在目标端点,SPD Hub可以与模块上其他具有I3C接口的芯片(RCD、PMIC和独立的热传感器等)进行通信。除了减少初始化时间,总线速度的提高也将支持更高的轮询率和实时控制。该SPD Hub还包括串行存在检测集线器,存储了DIMM的非易失性配置信息,并具备热传感器。

相比消费级的DDR5内存条,服务器级的DDR5模组对于温度控制的要求更高,因此TS必不可少。每个RDIMM的两端各布置了一个TS,通过I3C与SPD Hub进行通信。两端的TS与SPD Hub中的内置温度传感器一起,实现了RDIMM上三个空间点的温度监测数据,多个DIMMS一起就提供了服务器中大量的温度情况信息。服务器/CPU能够使用该功能管理风扇速度/噪声以及DRAM刷新率来提高性能或保留时间,并且可以作为限制带宽的“最后一招”,可以选择节流带宽,以减少热量。


DDR5 DIMM芯片组:加速内存产品上市

由于DDR5设计规范上的巨大变化,设计DIMM内存的难度比DDR4要更高一些。John Eble表示,由于高的数据传输效率所带来的复杂性的进一步提高,所以对于整体的热管理,还有包括信号完整性的管理提出了新的要求。

因此在DDR5时代,提供包含RCD、DB、SPD Hub和TS在内的更完整的DIMM芯片组,就变得非常必要。这种芯片组可以降低客户的设计、开发和验证门槛,帮助加速实现产品上市。

Rambus在信号完整性、接口IP方面,有着非常深厚的技术积累,这是其技术护城河之一。在其DDR5 的成功的RCD和DB产品之后,新加入的SPD Hub和温度传感器作为内存模块上非常关键的两个部件,能够帮助实现服务器或PC当中具体的系统配置的感知,反馈之后从而实现更好的整体系统优化。

据John Eble介绍,新的更为完整的DDR5 DIMM芯片组,可以提供两大优势。第一是能够实现更好的、更有效率的内部验证的过程。不论是芯片送去生产之前,以及在拿回生产芯片之后,DIMM芯片组的芯片都可以整合在一起,能够实现更好的质量的校验,确保整个芯片达到之前所设计的质量标准或速率的标准。

第二个主要优势是提供了更好的客户体验和一站式的质量追溯。新SPD Hub和温度传感器发布,让Rambus成为一个对客户来说更重要和更有意义的供应商。客户拿到DDR5的相关芯片之后,可以自己进行模组的整合。如果使用中间或后期有一些相关问题,只需找到Rambus一家,即可帮助他们解决所有出现的问题,这带来了更好的用户体验,客户的产品后期出现问题也可以实现一站式追溯。

John Eble表示,内存接口芯片本身是为了解决主机内存控制器和DIMMs之间的信号完整性问题。Rambus在整个数据信号完整性、电源完整性和功率完整性方面,有超过30多年丰富的经验,可以给到客户非常多的价值。为降低客户的设计复杂度,提升可靠性和成功率,Rambus的在模组设计和系统设计方面已经实现了早期的系统验证,以确保这些设计留出余量。

此外,Rambus还和CPU厂商保持着非常密切的合作,完成了大量的早期工作。例如在CPU厂商的参考平台上进行模拟和验证工作,通过CPU厂商与生态系统分享DDR5 DIMM的设计。


总结

DDR5正处于爬升阶段,面临着巨大的市场机遇,生态内更需要一个可靠、高性能的DDR5 DIMM芯片组,来帮助内存厂商加速DDR5 DIMM产品上市。

和先进DRAM产品在市场的渗透步伐一致,Rambus的发展策略也是先关注数据中心的各项应用,开发出一系列领先的解决方案,然后逐步向更广泛的市场去推广。

Rambus大中华区总经理苏雷表示,作为行业领先的DDR5 RCD接口芯片的补充,新推出SPD Hub和温度传感器两款芯片产品使得Rambus不但在服务器内存模块市场拓展了产品组合,也为Rambus在消费级内存模块市场开辟了一个新的机遇。

声明:该篇文章为本站原创,未经授权不予转载,侵权必究。
换一批
延伸阅读

脑机接口(Brain Computer Interface,BCI [4] ),指在人或动物大脑与外部设备之间创建的直接连接,实现脑与设备的信息交换。这一概念其实早已有之,但直到上世纪九十年代以后,才开始有阶段性成果出现...

关键字: 脑机 接口 设备

摘要:根据临沂市恒丰国际广场大楼的工程勘察资料和国家相关标准对该大楼进行了防雷方案设计。基于工程勘察的资料,结合大楼的使用性质、重要性及其发生雷电灾害的后果,依据国家相关标准确定该大楼为第二类防雷建筑。针对大楼的特点和雷...

关键字: 防雷 方案设计 SPD

继DDR5 DRAM成为英特尔“Alder Lake”第12代处理器的标准配置之后,AMD近日也宣布其7000系列处理器将支持DDR5内存,并在9月27日正式上市。AMD表示,该平台将不再支持DDR4,只支持DDR5产品...

关键字: DDR5 内存 三星

(全球TMT2022年9月6日讯)9月5日,思灵机器人发布“Agile Core & Diana”系列产品。本系列产品包括软件Agile Core,和两个智能力控机器人diana7系列。其中,思灵自主研发的操作...

关键字: 机器人 CORE AN 接口

北京2022年8月23日 /美通社/ -- 随着"双碳"目标及"东数西算"工程推进,绿色低碳已成为数据中心建设的主旋律。液冷凭借其在制冷领域节能降碳的突出优势,成为未来新...

关键字: 数据中心 接口 模块化 控管

AMD刚刚官方宣布,将于美国东部时间8月29日19点(北京时间8月30日7点)举办发布会,正式推出下一代锐龙7000系列处理器,主题是“together we advance_PCs”(同超越,共成就PC)。

关键字: AMD DPU 锐龙7000 DDR5

中国北京,2022年8月18日——作为业界领先的芯片和半导体IP供应商,致力于使数据传输更快更安全,Rambus Inc.(纳斯达克股票代码:RMBS)今日宣布,扩大其DDR5内存接口芯片组合,推出Rambus串行检测集...

关键字: Rambus DDR5内存接口芯片 服务器

(全球TMT2022年8月12日讯)奎芯科技(M SQUARE)于2021年在上海成立,是一家专业的集成电路IP和Chiplet产品供应商。公司于2022年1月获得Pre-A轮超亿元投资,奎芯致力于提供新的国产化选型方...

关键字: CHIP 芯科 晶圆代工 接口

(全球TMT2022年8月11日讯)在后疫情时代,餐饮企业思考核心问题是如何让业务实现可持续发展?毫无疑问,数字化转型(DX)是应对这一课题的关键手段。富士通为餐饮企业打造了一套面向DX的中台解决方案,能够帮助餐饮企业...

关键字: 富士通 数字化 可持续发展 接口

Intel公司前几天发布了Q2季度财报,营收及盈利表现不佳,现在轮到AMD发布Q2季度财报,表现却是完全不一样的,AMD实现连续8个季度的增长,季度营收首次突破60亿美元,利润更是翻倍。

关键字: AMD DPU 锐龙7000 DDR5

编辑精选

技术子站

关闭