DDR SDRAM内存发展历程

DDR SDRAM是具有双倍数据传输率的SDRAM,其数据传输速度为系统时钟频率的两倍,由于速度增加,其传输性能优于传统的SDRAM。DDR SDRAM 在系统时钟的上升沿和下降沿都可以进行数据传输。SDRAM在一个时钟周期内只传输一次数据,它是在时钟上升期进行数据传输;而DDR则是一个时钟周期内可传输两次数据,也就是在时钟的上升期和下降期各传输一次数据。下面英尚微电子介绍DDR SDRAM内存发展历程。

(1)DDR SDRAM

DDR SDRAM双倍数据率同步动态随机存取存储器,它是SDR SDRAM的升级版,DDR SDRAM在时钟周期的上升沿与下降沿各传输一次信号,使得它的数据传输速度是SDR SDRAM的两倍,而且这样做还不会增加功耗,至于定址与控制信号与SDR SDRAM相同,仅在上升沿传输,这是对当时内存控制器的兼容性与性能做的折中。

DDR SDRAM采用184pin的DIMM插槽,防呆缺口从SDR SDRAM时的两个变成一个,常见工作电压2.5V,初代DDR内存的频率是200MHz,随后慢慢的诞生了DDR-266、DDR-333和那个时代主流的DDR-400,至于那些运行在500MHz,600MHz、700MHz的都算是超频条了,DDR内存刚出来的时候只有单通道,后来出现了支持双通芯片组,让内存的带宽直接翻倍,两根DDR-400内存组成双通道的话基本上可以满足FBS 800MHz的奔腾4处理器,容量则是从128MB到1GB。

(2)DDR2 SDRAM

DDR2/DDR II SDRAM是由JEDEC进行开发的新生代内存技术标准,它与上一代DDR内存技术标准最大的不同就是,虽然同是采用了在时钟的上升/下降沿同时进行数据传输的基本方式,但DDR2SDRAM内存却拥有两倍于上一代DDR内存预读取能力(即:4bit数据读预取)。换句话说,DDR2内存每个时钟能够以4倍外部总线的速度读/写数据,并且能够以内部控制总线4倍的速度运行。

DDR2的标准电压下降至1.8V,这使得它较上代产品更为节能,DDR2的频率从400MHz到1200MHz,当时的主流的是DDR2-800,更高频率其实都是超频条,容量从256MB起步最大4GB,不过4GB的DDR2是很少的,在DDR2时代的末期大多是单条2GB的容量。

(3)DDR3 SDRAM

DDR3提供了相较于DDR2 SDRAM更高的运行效能与更低的电压,是DDR2 SDRAM的后继者(增加至八倍),也是现时流行的内存产品规格。

和上一代的DDR2相比,DDR3在许多方面作了新的规范,核心电压降低到1.5V,预取从4-bit变成了8-bit,这也是DDR3提升带宽的关键,同样的核心频率DDR3能够提供两倍于DDR2的带宽,此外DDR3还新增了CWD、Reset、ZQ、STR、RASR等技术。

DDR3内存与DDR2一样是240Pin DIMM接口,不过两者的防呆缺口位置是不同的,不能混插,常见的容量是512MB到8GB,当然也有单条16GB的DDR3内存,只不过很稀少。频率方面从800MHz起步,目前比较容量买到最高的频率2400MHz,实际上有厂家推出了3100MHz的DDR3内存,只是比较难买得到,支持DDR3内存的平台有Intel的后期的LGA 775主板P35、P45、x38、x48等,LGA 1366平台,LGA 115x系列全都支持还有LGA 2011的x79,AMD方面AM3、AM3+、FM1、FM2、FM3接口的产品全都支持DDR3。

(4)DDR4 SDRAM

从DDR到DDR3,每一代DDR技术的内存预取位数都会翻倍,前三者分别是2bit、4bit及8bit,以此达到内存带宽翻倍的目标,不过DDR4在预取位上保持了DDR3的8bit设计,因为继续翻倍为16bit预取的难度太大,DDR4转而提升Bank数量,它使用的是Bank Group(BG)设计,4个Bank作为一个BG组,可自由使用2-4组BG,每个BG都可以独立操作。使用2组BG的话,每次操作的数据16bit,4组BG则能达到32bit操作,这其实变相提高了预取位宽。

DDR4相比DDR3最大的区别有三点:16bit预取机制(DDR3为8bit),同样内核频率下理论速度是DDR3的两倍;更可靠的传输规范,数据可靠性进一步提升;工作电压降为1.2V,更节能。

DDR4内存的针脚从DDR3的240个提高到了284个,防呆缺口也与DDR3的位置不同,还有一点改变就是DDR4的金手指是中间高两侧低有轻微的曲线,而之前的内存金手指都是平直的,DDR4既在保持与DIMM插槽有足够的信号接触面积,也能在移除内存的时候比DDR3更加轻松。

如UMI的32位 DDR4 SDRAM,UMI UD408G5S1AF的密度为8Gb,数据速率为3200Mbps/2933Mbps/2666Mbps/2400Mbps/2133Mbps/1866Mbps/1600Mbps。商业工作温度范围为0℃至+95℃,工业工作温度范围-40℃至+95℃。支持应用在UltraScale FPGA器件中有助于确保获得最大时序裕量。为保证最佳信号完整性, I/O技术还包括传输预加重、接收均衡、低抖动时钟和噪声隔离设计技术。英尚微电子支持DDR4SDRAM内存接口送样及测试。

不同类型DDR内存性能参数对比

从DDR到DDR4,不同性能参数差异主要体现在2个地方:电源电压、数据传输速率。电源电压值越来越低,而数据传输速率却是呈几何倍数增长。

 

阅读 46

推荐阅读