DDR5 SDRAM -功能，架构，如何工作和应用

DDR5 SDRAM是下一代内存，肯定会取代DDR4。DDR5代表双倍数据速率5。这篇文章将详细讨论什么是DDR5 SDRAM(双数据速率5 SDRAM)，它的特点，架构，如何工作，应用和优势。

什么是DDR5 SDRAM

DDR5的官方名称是D麻烦DataR吃了5SDRAM是缩写年代过渡Dynamic -Random一个ccess米埃默里。“双数据速率5”是第五代内存，带宽翻倍，速度很快。它还被创建来降低内存模块电压，从而降低功耗。

预计发布日期为2020年底。各种公司已经开始研究这个RAM，但结果还没有达到最初保证的速度。SK海力士首次推出了容量为16gb的DDR5芯片。

图1 - DDR5 SDRAM简介

这个RAM仍然保持288个引脚的设计。然而，电压将下降到1.1V。该存储芯片将采用第二代10纳米级制造技术。它将有4个金属层，其模具尺寸为76.22毫米²。DDR5 SDRAM使用2个rank和8个Bank group，由32个Bank组成。每个银行集团的银行数量为4家。

银行形成了下一个逻辑单位，称为Rank。内存等级是指连接到同一芯片选择的一组DRAM芯片。DDR5的爆发长度增加到16。突发长度指的是数据总线宽度，即在突发中可以传输的字节数。

图2 - DDR5 SDRAM中Bank组和内存等级的表示

DDR5内存将为用户提供更高的性能。这意味着它将在更高的频率下工作。高频会导致时钟不稳定。因此，为了减少这种情况，采用了DLL (Delay Locked Loop) / PLL (Phase Locked Loop)电路。

这些电路通过不断比较和调整两个信号，即时钟信号和输出数据信号，并提供反馈，使传输和接收发生在固定的时间。DDR5 RAM与其前身DDR4相比，具有修订后的正向反馈均衡电路。这也有助于稳定由于高频引起的时钟问题。

DDR5的容量有望达到DDR4的两倍。这意味着它将拥有32 GB - 64 GB的容量，而不是DDR4的16 GB。这种更大的内存预计将增加电池设备的寿命。当然，节能RAM对我们所有工作的设备都很重要电池供电比如耳机和手机，笔记本电脑和平板电脑。

DDR5 SDRAM的特点

DDR5与DDR4的特点及对比如下图所示:

图3 - DDR4和DDR5的特性比较

DDR5 SDRAM的架构

DDR5 SDRAM安装在DIMM (Dual In-Line Memory Module)上，DIMM安装在系统主板上。因此DDR5架构也被称为DDR5 DIMM架构。它由以下几个部分组成:

• 电源管理IC
• 渠道
• 排名
• 银行集团
• 数据缓冲区
• 寄存器时钟驱动程序
• 内存控制器

电源管理IC

DDR5 SDRAM将有一个12 V PMIC(电源管理IC)。它是专为计算机和嵌入式平台设计的。它有助于降低系统功耗，并提供更好的性能和可靠性。它是独立的，具有四个降压开关调节器。电源管理接口可用于主机从内存的电源管理电路读取/写入数据。开机时禁用。

渠道

内存的左右两侧各有两个channel。每个通道宽40位，其中包括8个ECC位和32个数据位。ECC(错误纠正码)检测并纠正数据损坏(如果有)。拥有两个独立的通道可以提高内存访问效率。

排名

内存等级是指连接到同一芯片选择的一组DRAM芯片。它也被定义为使用模块上的部分或全部内存芯片创建的数据区域。

银行集团

它是存储的逻辑单元，4个银行组成一个银行集团。DDR5 SDRAM使用8个Bank组。

数据缓冲区

它们用于减少数据总线上的有效负载。每个模块都有一个与总线相连的数据缓冲芯片。所有的时钟、命令和控制信号都通过RCD传输到缓冲区。它将所有信号重新驱动到DRAM的多个rank中。数据缓冲区由寄存器时钟驱动程序通过缓冲区通信总线配置。

寄存器时钟驱动程序

寄存器时钟驱动使用多个数据缓冲区来缓冲主机内存控制器和DRAM之间的传入数据信号(DQ)和数据频闪信号(DQS)。它通过发送时钟、控制和命令信号来处理所有对内存芯片的读取和写入。RCD可以通过命令/地址总线或串行管理总线从主机内存控制器进行配置。

内存控制器

内存控制器在处理器中以数据包的形式将信号传送到缓冲区。SDRAM设备必须定期刷新以保存有效数据，内存控制器定期发出刷新命令。DDR5中的刷新命令称为“SAME-BANK refresh”命令。它与DDR4中使用的' ALL- BANK REFRESH '命令一起工作。

图4 - DDR5 SDRAM的结构

如何DDR5 SDRAM工作

当CPU向内存发出读/写命令时，请求的行被激活并复制到相应Bank的行缓冲区中。系统中的每个物理地址(PA)都映射到特定的通道/DIMM和数据缓冲区。通过实现Burst模式向活动行发出读和/或写命令。

该行被预充电并存储回内存数组。读/写请求在命令总线上发出，如果是读请求则返回数据。如果它是一个“写”请求，那么数据将与“写”命令一起在数据总线上发送。

DDR5 SDRAM实现了Error Correction Code (ECC)和Error check and Scrub (ECS)功能来检测错误，并在发生错误时回写更正的数据。数据总线在时钟信号的上升沿和下降沿传输数据。内存控制器周期性地发出刷新命令，以免丢失数据。

图5 - DDR5 SDRAM的工作表示

DDR5 SDRAM的应用

现在让我们看看这个SDRAM如何应用于某些设备:

在手机

一般来说，移动设备和智能手机使用低功耗内存，因为它们需要低功耗才能工作。因此，在这种情况下，我们可以有把握地说，我们可以期望DDR5以高达6400 MT/s的速度运行。我们应该很快就会看到DDR内存套件，它将达到6400 MHz的标志。然而，考虑到上述情况，三星已经发布了关于10纳米级8gb DDR5 SDRAM的消息。这是第一个可以安装在移动设备上的系统。它的容量为8gb，数据速率比DDR4 RAM快1.5倍

在游戏PC领域

新的DDR的消息无疑引起了技术世界的极大兴趣。即使是DDR4内存对于消费者市场来说，DDR5仍然是相对较新的产品，我们可以期待它的出现。事实上，与DDR4相比，内存性能提高了85%，内存密度提高了两倍。开发人员承诺，每根摇杆的容量为32gb，性能将提高一倍。

DDR5 SDRAM的优点

优点包括:

• 更高的带宽:从3200 - 6400 MT/秒的数据速率。
• 1.6 - 3.2 GHz时钟频率。
• 电压消耗低:1.1V。
• 电源效率:更好的电池电源管理。
• 更大容量的DIMM - 32 GB/64 GB，而DDR4为16 GB
• 更大的内存:突发长度BC8(承诺突发)，BL16(突发长度)。
• 改进和刷新粒度。
• 每个模块有两个独立的40位通道。
• 增加银行组和银行2倍，提高性能。

DDR5 SDRAM的缺点

从DDR4迁移到新的和改进的DDR5的优势有很多。然而，这也有缺点，它们是:

• 最初没有太多期望。已经快速和便宜的DDR4模块之间不会有太大的区别。
• DDR5高速信号:设计人员需要确保主板和DIMM能够接收这些高速信号。
• 更高的时钟和数据速率:RAM设计人员需要确保PDN(电源传输网络)能够以良好的信号完整性获得更高的速度。
• 命令地址总线(CA): RCD CA总线接收器将需要DFE(差分反馈均衡)选项来提供良好的信号接收。
• 新的和改进的DDR5内存还需要在主板和芯片上提供良好的内置支持。

结论

我们起草了一份简短的文件，我们试图包括所有的梦想，我们正在被馈送关于这个新的DDR5内存模块。我们必须等待，看看RAM开发者会推出什么产品。尽管我们非常确定价格将高于DDR4，但我们希望一旦最初的抢购平静下来，价格也将稳定下来。我们相信，开发人员和设计人员都有知识和专业知识来创造出一款让我们目瞪口呆的DRAM，它将以所有已经谈论过的速度和能力让我们惊叹。

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