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DDR5对比DDR4,重新做电路设计时要注意什么?

2020-12-21 Gary Hilson 阅读:
DDR5是为了满足从客户端系统到高性能服务器的广泛应用,在省电性能方面持续增加的需求所设计;特别是后者正面临密集的云端与企业数据中心应用越来越高的性能压力...

最新版本的双倍数据速率(DDR) DRAM规格与前一代相较有许多演进,也为打造内存组件的设计工程师们带来新的可能性──甚至还有一些奇怪的挑战。HJuednc

由产业标准组织JEDEC Solid State Technology Association在今年稍早公布的ESD79-5 DDR5 SDRAM标准,是为了满足从客户端系统到高性能服务器的广泛应用,在省电性能方面持续增加的需求所设计;特别是后者正面临密集的云端与企业数据中心应用越来越高的性能压力。整体来看,与DDR4相较,DDR5规格可提供开发者两倍的性能与大幅改善的省电效率。HJuednc

更具体来说,DDR5规格的目标是改善大规模应用的性能,同时在较高速度下的信道效率也不打折扣;这是透过将突发长度(burst length,BL)加倍至BL 16,以及将内存库数量(bank-count)从16增加至32。JEDEC形容将DDR 5架构形容为“革命”,提供更高的通道效率与更高的应用级性能,将可实现下一代运算系统的持续演进。为了可靠性与效率的提升,DDR5 DIMM在同一个模块上具备两个完全独立的40位子信道。HJuednc

不过市场研究机构Objective Analysis首席分析师Jim Handy表示,尽管比起DDR4有大幅度的演进,对设计工程师来说,DDR5并不意味着彻头彻尾的变化。“从第一代DDR到现在,参考设计被所有的电路板布线应用,内存子系统的每一个部分都必须通过验证;”包括从连接器到DIMM的所有东西,“当设计工程师拿到手都会是经过验证的,所以DDR4与DDR5从设计的角度来看实在没有差别。”HJuednc

他补充指出,并不是很多工程师需要在两者之间做选择;“决策权在于处理器制造商。”某款处理器可能要求采用DDR4,其他则是DDR5。除了处理器架构之外,需要做选择的只有自己设计FPGA与ASIC的人,但是“那些设计采用DRAM的不多。”HJuednc

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Handy表示,DDR5最亮眼的部分就是速度比已经“超级快”的DDR4还要快。HJuednc

(图片来源:JEDEC)HJuednc

DRAM大厂美光(Micron)首席架构师Frank Ross认为,进入到DDR5没什么挑战,不过电压调节从系统转移到DIMM需要花一点时间习惯;“对我们来说在DIMM有电压调节是一大优势,可以简化主板并改善电力传输网络。”HJuednc

Ross指出,DDR4与DDR5之间的差异所带来的挑战不足为惧,“每一次我们遇到这种更快的速度,特别是我们正在寻找的DDR5这种速度,新的挑战会是确保信号传输良好,而且是包括系统设计与主板设计;”将会有大量新的训练算法需要开发,“所有人都要调整。”HJuednc

他表示,所需的训练提醒了我们,只是将DRAM的速度一代代加倍,牵涉的工作很多,但是所有这些工作实现了DDR5的演进,并确保新规格能在未来顺利长期发展,这也是可靠性非常重要的原因。DDR5一开始的容量密度是16Gb,最终将达到32Gb,中间可能会有一个24Gb的过渡;“这对我们来说很重要,因为该规格将存在很长一段时间,得确保我们能解决DRAM继续微缩的问题,因此我们真的不得不非常密切关注可靠性。”HJuednc

在某应用案例情境中,可靠性至关重要──支持企业级私有云与公有云的数据中心对DRAM需求庞大,并将持续快速成长,预期会是第一波更新至DDR5的应用。Ross表示,“我们得确保我们提供大规模运作的可靠性;”他指出,带宽加倍只是性能提升的一小部份原因,更妥善利用总线效益,也对DDR5有利,“我们想维持数据总线的持续利用,”透过系统中更多的内存库,DDR5能更新数据存取的并发操作,提供大幅超越DDR4的性能表现。HJuednc

编译:Judith ChengHJuednc

责编:Luffy LiuHJuednc

(参考原文:DDR5 Brings Design Ops, Challenges,by Gary Hilson)HJuednc

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Gary Hilson
EE Times特约编辑。Gary Hilson是一位自由撰稿人和编辑,曾为北美地区的印刷和电子出版物撰写过大量稿件。 他感兴趣的领域包括软件、企业级和网络技术、基础研究和教育市场,以及可持续交通系统和社会新闻。 他的文章发表于Network Computing,InformationWeek,Computing Canada,Computer Dealer News,Toronto Business Times,Strategy Magazine和Ottawa Citizen。
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