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存储器子系统的主邀功能是在云磋议和东说念主工智能 (AI)、汽车和迁移等庸俗应用中尽可能快速可靠地为主机(CPU 或 GPU)提供必要的数据或教唆。片上系统 (SoC) 想象东说念主员不错选拔多种类型的存储器时期，每种时期齐具有不同的特质和高等功能。双数据速率 (DDR) 同步动态连忙存取存储器 (SDRAM) 已成为主系统存储器最主流的存储器时期，因为它使用电容器手脚存储元件来终了高密度和简便架构、低延长和高性能、无尽存取耐力和低功耗。

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选拔正确的存储器时期时时是终了最好系统性能的最枢纽决策。本文先容了不同的存储器时期，旨在匡助 SoC 想象东说念主员选拔最相宜其应用要求的正确存储器科罚有盘算。

DDR DRAM圭表

想象东说念主员束缚为他们的 SoC 添加更多内核和功能;但是在保握低功耗和较小硅尺寸的同期进步性能仍然是一个至关病笃的目的。DDR SDRAM(简称 DRAM)通过在双列直插式存储模块 (DIMM) 或分立式 DRAM 科罚有盘算中提供密集、高性能和低功耗的存储器科罚有盘算，以满足此类存储器要求。JEDEC 界说并开发了以下三种 DRAM 圭表类别，匡助想象东说念主员满足目的应用的功耗、性能和规格要求：

圭表 DDR 面向做事器、云磋议、收罗、札记本电脑、台式机和奢华类应用，支柱更宽的通说念宽度、更高的密度和不同的体式尺寸。自 2013 年以来，DDR4 一直是这一类别中最常用的圭表;预测 DDR5 开辟会在不久的翌日上市。 迁移 DDR 面向迁移和汽车这些对规格和功耗十分明锐的规模，提供更窄的通说念宽度和多种低功耗运做事态。今天最主流的圭表是 LPDDR4，预测在不久的翌日会推出 LPDDR5 开辟。 图形 DDR 面向需要极高否认量的数据密集型应用轨范，举例图形联系应用轨范、数据中心加快和 AI。图形 DDR (GDDR) 和高带宽存储器 (HBM) 是这一类型的圭表。

上述三种 DRAM 类别使用疏导的 DRAM 阵列进行存储，以电容器手脚基本存储元件。但是，每个类别齐提供私有的架构功能，旨在最好地满足目的应用轨范的要求。这些功能包括数据速率和数据宽度自界说、主机和 DRAM 之间的贯穿选项、电气规格、I/O(输入/输出)端接有盘算、DRAM 电源现象、可靠性特质等。图 1 展示了 JEDEC 的三类 DRAM 圭表。

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海报新闻记者 李义方 孙靓 丛萍 满倩倩 济宁报道

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图 1：JEDEC 界说了三类 DRAM 圭表，以满足多样应用的想象要求

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圭表 DDR DRAM 在企业做事器、数据中心、札记本电脑、台式机和奢华类应用等应用规模遍地可见，可提供高密度和高性能。DDR4 是这一类别中最常用的圭表，与其前代家具 DDR3 和 DDR3L(DDR3 的低功耗版块)比较具有多项性能上风：

与运行速率最高为 2133Mbps 的 DDR3 比较，它的数据速率更高，最高可达 3200Mbps 责任电压更低(相较于 DDR3 的 1.5V 和 DDR3L 的 1.35V，它只好 1.2V) 性能更高(举例存储体组)、功耗更低(举例数据总线回转)，而况可靠性、可用性和可珍贵性 (RAS) 特质更优(举例包装后建造和数据轮回冗余查验) 由于各个 DRAM 晶圆尺寸从 4Gb 增多到 8Gb 和 16Gb，因此密度更高

正在 JEDEC 开发的 DDR5 预测将在 1.1V 的责任电压下将运行数据速率进步到 4800Mbps。DDR5 新增多种架构和 RAS 特质，可灵验处理这些高速运行，同期尽量镌汰因存储器无理导致的系统停机时期。模块上的集成稳压器、更好的刷新有盘算、旨在进步通说念欺诈率的架构、DRAM 上的里面纠错码 (ECC)、用于进步性能的更多存储体组以及更高的容量仅仅 DDR5 的一小部分枢纽特质。

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与圭表 DDR DRAM 比较，迁移 DDR(也称为低功耗 DDR (LPDDR) DRAM)具有一些不错虚拟功耗的附加功能，而虚拟功耗恰是迁移/电板供电应用(如平板电脑、迁移电话和汽车系统，以及 SSD 卡)的中枢要求。LPDDR DRAM 不错比圭表 DRAM 运行得更快，以终了高性能并提供低功耗现象，匡助进步电源成果和延长电板寿命。

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与圭表 DDR DRAM 通说念(64 位宽)比较，LPDDR DRAM 通说念时时为 16 位或 32 位宽。与圭表 DRAM 家具雷同，每个一语气的 LPDDR 圭表家具齐对准了比其前代家具更高的性能和更低的功耗目的，而况任何两个 LPDDR 家具齐不会相互兼容。

LPDDR4 是这个类别中最常用的圭表，在 1.1V 的责任电压下的数据速率最高可达 4267Mbps。LPDDR4 DRAM 时时是双通说念开辟，支柱两个 x16(16 位宽)通说念。各个通说念齐是零丁的，因此具有我方的专用号令/地址 (C/A) 引脚。双通说念架构为系统架构东说念主员提供了活泼性，同期将 SoC 主机贯穿到 LPDDR4 DRAM。

LPDDR4X 是 LPDDR4 的一种变体，与 LPDDR4 满盈疏导，仅仅梗概通过将 I/O 电压 (VDDQ) 从 1.1 V 虚拟到 0.6 V 来出奇虚拟功耗。LPDD4X 开辟也不错终了高达 4267Mbps 的速率。

LPDDR5 是 LPDDR4/4X 的后续家具，预测运行速率高达 6400Mbps，而况正在 JEDEC 进行积极开发。LPDDR5 DRAM 有望提供好多新的低功耗和可靠性特质，使其成为迁移和汽车应用的理思选拔。其中一种病笃特质便是用于延长电板寿命的“深度睡觉形状”，有望权臣简略安逸条款下的功耗。此外，还有一些新的架构特质使 LPDDR5 DRAM 梗概以低于 LPDDR4/4X 的责任电压在此类高速条款下无缝运行。

图形 DDR

针对高否认量应用(举例显卡和 AI)的两种不同的存储器架构是 GDDR 和 HBM。

GDDR 圭表

GDDR DRAM 是专为图形处理器 (GPU) 和加快器想象的。数据密集型系统(如显卡、游戏顺序台和高性能磋议，欧博官网网址包括汽车、AI 和深度学习)是 GDDR DRAM 开辟常用的一些应用。GDDR 圭表 (GDDR6/5/5X) 被架设为点对点 (P2P) 圭表，梗概支柱高达 16Gbps 的速率。GDDR5 DRAM 一直用作碎裂的 DRAM 科罚有盘算，梗概支柱高达 8Gbps 的速率，历程树立后可在开辟启动化期间检测到的 ×32 形状或 ×16(折叠)形状下运行。

GDDR5X 的目的是每个引脚的传输速率为 10 到 14Gbps，险些是 GDDR5 的两倍。GDDR5X 和 GDDR5 DRAM 的主要差异在于 GDDR5X DRAM 领有的预加载为 16N，而不是 8N。与 GDDR5 每个芯片使用 170 个引脚比较，GDDR5X 每个芯片使用 190 个引脚。因此，GDDR5 和 GDDR5X 圭表需要不同的 PCB。GDDR6 是最新的 GDDR 圭表，支柱在 1.35V 的较低责任电压下运行高达 16Gbps 的更高数据速率，而 GDDR5 需要 1.5V 智力达到该速率。

HBM/HBM2 圭表

HBM 是 GDDR 存储器的替代品，可用于 GPU 和加快器。GDDR 存储器旨在以较窄的通说念提供更高的数据速率，进而终了必要的否认量，而 HBM 存储器通过 8 条零丁通说念科罚这一问题，其中每条通说念齐使用更宽的数据旅途(每通说念 128 位)，并以 2Gbps 傍边的较低速率运行。因此，HBM 存储器梗概以更低的功耗提供高否认量，而规格上比 GDDR 存储器更小。HBM2 是现在该类别中最常用的圭表，支柱高达 2.4Gbps 的数据速率。

HBM2 DRAM 最多可类似 8 个 DRAM 晶圆(包括一个可选的底层晶圆)，可提供较小的硅片尺寸。晶圆通过 TSV 和微凸块互相贯穿。时时可用的密度包括每个 HBM2 封装 4 或 8GB。

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除了支柱更多的通说念外，HBM2 还提供了一些架构改动，以进步性能并减少总线拥塞。举例，HBM2 具有“伪通说念”形状，该形状将每个 128 位通说念分红两个 64 位的半零丁子通说念。它们分享通说念的行和列号令总线，却单独推论号令。增多通说念数目不错通过幸免顺序性时序参数(举例 tFAW)以在每单元时期激活更多存储体，从而增多全体灵验带宽。圭表中支柱的其他功能包括可选的 ECC 支柱，可为每 128 位数据启用 16 个无理检测位。

预测 HBM3 将在几年内上市，并提供更高的密度、更大的带宽 (512GB/s)、更低的电压和更低的资本。表 1 走漏了 GDDR6 和 HBM2 DRAM 的高等别比较扫尾：

表格 1：GDDR6 和 HBM2 为系统架构东说念主员带来私有的上风

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AMD合计GDDR5无法跟上GPU性能的增长速率，同期，GDDR5束缚高潮的功耗可能很快就会大到远离图形性能的增长。比较之下，GDDR5需要更多的芯片和电路电压智力达到高带宽。

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NAND、DRAM和Optics等时期将受益于片上集成时期，而且在时期上并不兼容。HBM是一种低功耗、超宽带通讯通说念的新式存储芯片。它使用垂直堆叠的存储芯片，通过被称为“硅透”(TSV)的线互相贯穿，HBM糟蹋了现存的性能顺序。

此外，HBM比较GDDR5，减少了通讯资本，单元带宽能耗更低，制作工艺更高，是以极大减少晶元空间。

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为了提供具有私有功能和上风的多样 DRAM 时期，JEDEC 为 DDR 界说并制定了三大类圭表：圭表 DDR、迁移 DDR 和图形 DDR。圭表 DDR 面向做事器、数据中心、收罗、札记本电脑、台式机和奢华类应用，支柱更大的通说念宽度、更高的密度和不同的外形尺寸。迁移 DDR 或 LPDDR 面向十分注重规格和功耗的迁移和汽车应用，提供更窄的通说念宽度和几种低功耗 DRAM 现象。图形 DDR 面向需要极高否认量的数据密集型应用。JEDEC 已将 GDDR 和 HBM 界说为两种图形 DDR 圭表。SoC 想象东说念主员不错在多样存储器科罚有盘算或圭表中挑选，以满足其目的应用的需求。选用的存储器科罚有盘算会影响其 SoC 的性能、功耗和规格要求。

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