日前,JEDEC固態技術協會發布了JESD209-5B標準,首次引入了低功耗LPDDR5,也就是LPDDR5X內存,成為LPDDR5的可選擴展。

LPDDR5內存標準首次發布 其功能優勢和適用場景有哪些?

新的變化包括:


1、帶寬從6400Mbps增至8533Mbps;


2、TX/RX均衡改善信號完整性;


3、通過新的自適應刷新管理提高可靠性。


據悉,LPDDR5X旨在簡化體系結構和提供更高的帶寬,以支持5G增強通信性能,并服務從汽車到高分辨率增強現實/虛擬現實/AI邊緣計算等應用場景。


此次LPDDR5X標準的制定和出臺,美光、三星、Synopsys(新思)都有參與,前兩者表示將盡快和合作伙伴一道將產品推向市場。


經查,以高通最新的驍龍888+ 5G芯片為例,內存支持規格為最大16GB LPDDR5-3200,看來,對LPDDR5X的支持要等驍龍898、三星Exynos 2100等新一代旗艦U了。

LPDDR5內存標準首次發布 其功能優勢和適用場景有哪些?

LPDDR5的主要功能


LPDDR5 DRAM芯片可帶來更低的功耗和更快的數據讀取速度,非常適合正在涌現的5G手機等移動應用。


用于簡化時序收斂的新型可擴展時鐘架構 C/A CK 通常以與所有先前 LPDDR 標準(LPDDR4/4X 及更早的標準)中的數據選通 (DQS) 相同的頻率運行。這種時鐘方案給 DRAM C/A 通道和 SoC 時序收斂都帶來了巨大壓力,因為 CK 是存儲器通道上 C/A 通道的參考,并且 SoC 中的存儲控制器通常以 CK 頻率的一半,采用 DFI 1:2 比率模式在 DDR PHY 接口上運行。例如,LPDDR4/4X 的速度為 4267 Mbps,CK 和 DQS 的運行頻率為 2133 MHz,而 C/A 的數據速率為 2133 Mbps,控制器時鐘的運行頻率為 1066 MHz。 這樣的時鐘方案無法以 LPDDR5 速度擴展。因此,LPDDR5 采用了新的時鐘方案,其中 CK 以高于 3200 Mbps 的速度,按照數據選通頻率的四分之一運行,而以低于 3200 Mbps 的速度,按照數據選通頻率的一半運行。因此,即使在 6400 Mbps 的速率下,該時鐘方案也要求 CK 僅以 800 MHz 的頻率運行。這樣可以降低 C/A 的運行速度(以 1600 Mbps 的速度運行,因為 C/A 可以在 LPDDR5 的 CK 速率的上升端和下降端(例如 DDR 類型)上都進行轉換),從而大大提高了 C/A 通道的余量。同樣,CK 減速使 SoC 不僅可以更有效地收斂時序,而且還可以提供更高的性能,因為控制器現在可以在 800 MHz 的 DFI 1:1 比率下工作。此外,LPDDR5 不支持傳統的雙向數據選通架構,而是引入了兩個單向數據選通:用于寫入操作的寫入時鐘 (WCK) 和用于讀取操作的可選讀取時鐘 (RDQS)。系統可以選擇無選通或單端選通來以較低的速度進行讀取,同時節省功耗,當要想達到高速時,就需要采用差分選通 (RDQS/RDQS#)。


保證通道穩定性的單抽頭 DFE


判決反饋均衡器 (DFE) 減少了對接收數據的符號間干擾 (ISI),從而提高了接收數據的余量。先前檢測到的符號出現在正在檢測的當前符號上,就會引發 ISI。LPDDR5 DRAM 將具有單抽頭 DFE,以提高寫入數據的余量,從而增強存儲通道的穩定性。 Write X 降低功耗 Write X 是一種省電功能,允許系統將特定的位模式(例如全零模式)轉變成連續的存儲器位置,而無需切換通道上的 DQ 位。


用于防止通道噪聲引起的錯誤的


Link ECC Link ECC 可以恢復通道中發生的單比特傳輸錯誤。該數據與 ECC 一起由控制器發送到 LPDDR5 DRAM,并且在接收到數據/ECC 后,DRAM 會生成 ECC 并檢查接收到的 ECC 是否相同。在將數據寫入存儲器陣列之前,任何單比特錯誤都將得到糾正。因此,Link ECC 是適合高速的強大 RAS 功能,可防止通道噪聲引起的錯誤。


突發長度為 16 或 32 拍的靈活存儲庫架構


LPDDR5 DRAM 通過支持三種模式(Bank-Group 模式(4 個 Bank,4 Bank-Group),8 Bank 和 16 Bank)而具有靈活的存儲庫架構,供用戶根據其流量模式選擇。Bank-Group 模式適用于高于 3200 Mbps 的速度,并允許 16 和 32 拍的突發長度。8 Bank 模式支持突發長度為 32 拍的所有速度,而 16 Bank 模式則支持突發長度為 16 或 32 拍的 3200 Mbps 以下的速度。


用于進一步節約功耗的 3 種 FSP


與支持 C/A 和 DQ 的 2 個頻率設定點 (FSP) 的 LPDDR4/4X DRAM 不同,LPDDR5 DRAM 具有用于 C/A 和 DQ 的 3 個 FSP。這使控制器能夠以最少的切換時間快速切換三個頻率,以實現最佳的功耗節約效果。如前所述,DFS 與 DVS 的結合使 LPDDR5 DRAM 成為對功耗敏感的應用的理想選擇。 總結 存儲器是用于移動設備、IoT、汽車和云數據中心等應用中的任何電子系統的重要組件。SoC 設計人員必須選擇合適的存儲器技術,才能提供必要的性能、容量、功率和面積。DDR 已成為現實的存儲技術,可用于多種類別,包括標準 DDR 和低功耗 DDR (LPDDR)。最新的標準 LPDDR5 和 DDR5 以更低的功耗提供更高的性能。LPDDR5 的運行速度高達 6400 Mbps,具有許多低功耗和 RAS 功能,包括新穎的時鐘架構、可簡化時序收斂。數據速率高達 6400 Mbps 的 DDR5 DRAM 支持更高的密度,包括雙通道 DIMM 拓撲以提高通道效率和性能。 Synopsys 提供了全面的存儲器接口 IP 產品組合,支持 LPDDR 和 DDR 標準,包括最新的 LPDDR5 和 DDR5。DesignWare® DDR IP全套解決方案包括 PHY、控制器和驗證 IP,它們都支持最新標準的主要功能。Synopsys 的產品組合還包括硬化選項、信號完整性/電源完整性分析、驗證模型、原型設計和仿真支持。

LPDDR5內存標準首次發布 其功能優勢和適用場景有哪些?

LPDDR5 的適用場景


1)真正的多任務處理


在2019年“世界移動通信大會”(MWC)上已經推出可折疊屏的手機。1個手機屏幕可以同時運行2個App,而且可以在這2個App之間非常自由地進行復制、粘貼,就像現在人們在PC端做的那樣。這種多任務處理會要求更高性能的內存,這樣才能使終端用戶能夠像操作電腦一樣去操作手機。因此,現在有一些旗艦的智能手機內存已經從8GB轉到12GB,甚至轉到16GB。


2)沉浸式體驗


更高的性能和更低時延的5G環境也使消費者能夠同時使用更多的媒介,他們可以快速地下載高清視頻,并進行流媒體播放,實現360°的視覺體驗。


由于LP5的時延非常低,所以終端用戶在看虛擬現實(VR)的時候就像是看到現實一樣。VR的一個場景是球迷可以從體育場的各個角度去身臨其境觀看足球賽,而他本人不用離開他的客廳。


3)游戲操控


5G的低時延和毫米波技術也能夠極大推動游戲操控,游戲玩家可以把自己的手機當成一個操作的樞紐,直接投屏到電視上實現無縫的體驗,所以為了滿足游戲玩家的預期,就必須要采用LP5的技術。


但是更重要的應用是今后將出現的新應用。硬件平臺再加上5G能夠為企業和終端消費者帶來真正的創新。


文章來源: 快科技,Synopsys,電子產品世界

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