7月15日，JEDEC正式公布了全新的DDR5標準，劍指下一代高性能計算系統(tǒng)。據(jù)JEDEC聲稱，DDR5是為了滿足**率高性能的多種需求所設(shè)計的，不僅包括客戶端系統(tǒng)，還有高性能服務(wù)器，為未來的數(shù)據(jù)中心和

計算機

改革提供全新的內(nèi)存技術(shù)。

據(jù)

IDC

調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，針對DDR5的需求將從2020年開始逐步增長，并于2021年占據(jù)22%的

DRAM

市場，在2022年的市場占有率達到43%。

理論DRAM帶寬 vs 核心數(shù) /

 Mi

cron

在算力飛速發(fā)展的時代，

CPU

制造商仍在提高核心數(shù)。以往PC用戶使用的是四核CPU，現(xiàn)在大多數(shù)CPU制造商都已經(jīng)在消費者市場提供六核，乃至十二核的高端芯片。在服務(wù)器應(yīng)用上，CPU的核心數(shù)量已經(jīng)高至64核。而DDR4這樣的服務(wù)器內(nèi)存解決方案，已經(jīng)開始難以滿足多核心CPU的帶寬需求。

信號完整性，功率輸出以及布局復(fù)雜度都限制了每個CPU核心上的帶寬。因此發(fā)揮下一代CPU的真實性能就需要新的內(nèi)存架構(gòu)，這也是DDR5的設(shè)計初衷之一。

英特爾

芯片規(guī)劃路線圖 /

 華為

單有內(nèi)存還不夠，對于桌面級以及服務(wù)器級別的應(yīng)用，CPU的內(nèi)存控制器支持也是至關(guān)重要的。去年華為俄羅斯在一次會議中泄露了

Intel

的產(chǎn)品規(guī)劃路線圖，該圖指出Intel將在2021年發(fā)布的Sapphire Ra

pi

ds微架構(gòu)Xeon處理器中支持DDR5和PCIe5。

AMD

**副總裁Forrest Norrod在去年的某次采訪中明確表示，2020年下半年發(fā)布的Zen3架構(gòu) Milan芯片依然僅支持DDR4。據(jù)Game

rs

Nexus收到的內(nèi)幕消息，AMD將于2022年發(fā)布的Zen4架構(gòu)CPU和Zen3+ APU會支持DDR5。

DDR5與DDR4的差異

DDR4與DDR5帶寬對比 / Micron

DDR5可以實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸率、更低的功耗和更高的密度。數(shù)據(jù)傳輸率上，DDR5的*傳輸速率可達6400 MT/s，是DDR4的兩倍，SK海力士也已經(jīng)開始研制8400MT/s的DDR5內(nèi)存。與DDR4-3200相比，DDR5-6400可以做到兩倍以上的帶寬。

幾代DDR內(nèi)存對比 / 數(shù)據(jù)來源：JEDEC

為了提高內(nèi)存的傳輸速率，DDR5有這么幾個新特色：

1.多抽頭判決反饋均衡器（DFE）：通過開放了設(shè)備中的數(shù)據(jù)眼圖，DFE減輕了高速率下的碼間干擾（ISI）

2.占空比調(diào)節(jié)（DCA）

電路

：該電路可以為內(nèi)部的讀取路徑調(diào)整DQ和DQS占空比。當這些信號在設(shè)備和

PCB

中傳輸時，這一功能可以修正自然發(fā)生的小型占空比失真，**終優(yōu)化控制器收到的DQ和DQS信號占空比。

3.DQS間歇

振蕩器

電路：該電路可以讓控制器

監(jiān)控

由于電壓和溫度漂移，在DQS

時鐘

樹上引起的延時。這樣的話，控制器設(shè)計可以主動決定是否或何時進行重訓練，從而優(yōu)化寫入時機。

4.具有獨立模式

寄存器

的讀取訓練模式：相關(guān)的數(shù)據(jù)模式包括默認的可編程串行模式，一個簡單的四種模式，以及一個線性反饋移位寄存器生成的模式，為高數(shù)據(jù)傳輸率提供更加充足的時間間隙。

5.內(nèi)部參考電壓：控制與地址引腳與芯片選擇引腳的參考電壓。DQ引腳的內(nèi)部參考電壓改善了DQ接收器上的電壓裕度，而這幾個引腳的內(nèi)部參考電壓分別改進了對應(yīng)接收器上的電壓裕度，讓設(shè)備可以實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸率。

三星

三星DDR5 / Samsung

三星在今年年初公布了自己在DDR5上的規(guī)劃。三星的DDR5采用了*的TSV 8層技術(shù)，讓一個DDR5芯片擁有DDR4兩倍的棧。每個DIMM也可以提供512GB的容量。

三星也將在下一代DRAM上**利用E

UV

光刻工藝，先從第四代10nm（D1a）和**的14nm制程開始。除此之外，三星決定其在韓國平澤市的P2晶圓廠將與下半年開始生產(chǎn)，該廠原定用于“生產(chǎn)下一代高端DRAM”。三星預(yù)計基于D1a的16Gb DDR5和LPDDR5將于明年開始量產(chǎn)。

SK海力士

DDR5內(nèi)存條 / SK海力士

2018年11月，SK海力士就成功研制出了**款達到JEDEC標準的16Gb DDR5 DRAM。10nm級的16Gb DDR5高速高容量內(nèi)存，將成為他們的主打產(chǎn)品，并將于今年開始量產(chǎn)。SK海力士的DRAM產(chǎn)品規(guī)劃部門主管Sungsoo Ryu說：“第四次工業(yè)革命中，打頭陣的是

5G

、

自動駕駛

、

AI

、AR、

VR

和

大數(shù)據(jù)

等應(yīng)用，而DDR5 DRAM可以用于下一代高性能運算（HPC）和基于AI的數(shù)據(jù)分析。DDR5也可以為16Gb甚至是24Gb內(nèi)存提供更加廣泛的密度選擇，以滿足云服務(wù)客戶的需求?！?/p>

DDR5原理圖 / SK海力士

除了已經(jīng)提到的性能和功耗差異外，SK海力士也提到了DDR5使用的新技術(shù)ECC和ECS。這兩大技術(shù)可以解決內(nèi)部的單位錯誤，同時降低成本。ECS會記錄DRAM的缺陷，并為主機提供錯誤計數(shù)，進一步提升服務(wù)器系統(tǒng)的透明性，增強其穩(wěn)定性、可用性以及服務(wù)性能（RAS）。

Micron

DDR5內(nèi)存條 / Micron

美光于今年1月宣布開始篩選DDR5的DIMM，并基于業(yè)界**1znm的制造工藝。美光稱DDR5能為下一代服務(wù)器在內(nèi)存性能上帶來85%以上的提升。美光計算與網(wǎng)絡(luò)部門的主管和**副總裁Tom Eby指出：“隨著各種模擬應(yīng)用的數(shù)據(jù)快速增長，數(shù)據(jù)中心的負載也在慢慢瀕臨挑戰(zhàn)，而解決方案就是高性能、高密度和高質(zhì)量的內(nèi)存?！?/p>

隨著DDR5標準的正式公布，美光也隨之公布了自己的DDR5技術(shù)支持計劃，提供技術(shù)資源、產(chǎn)品以及生態(tài)合作伙伴，加入這一計劃的公司包含

Cadence

、Renesas、Synopsys、Montage和

Ram

bus。

長鑫

長鑫產(chǎn)品規(guī)劃圖 / 長鑫

長鑫研發(fā)出了首顆量產(chǎn)的國產(chǎn)DDR4內(nèi)存芯片，其8GB和4GB的DDR4內(nèi)存產(chǎn)品也已經(jīng)上市。其DDR4產(chǎn)品使用長鑫的10G1（19nm）工藝，相同工藝也將用于今年下半年投產(chǎn)的LPDDR4X產(chǎn)品。據(jù)其產(chǎn)品規(guī)劃圖顯示，長鑫將開發(fā)基于10G3工藝（17nm）的DDR4、LRDDR4X、DDR5和LPDDR5產(chǎn)品，未來還有基于10G5的DDR5/LPDDR5和GDDR6。目前長鑫存儲已經(jīng)建成了**座12英寸晶圓廠并投產(chǎn)，并計劃再建兩座晶圓廠。

Synopsys

VC VIP原理圖 / Synopsys

DDR5標準公布后，Synopsys也公布了業(yè)界**兼容該標準的DDR5 DRAM/DIMM 驗證IP（VIP）。用于DDR5的Synopsys VC VIP以易用性、快速集成能力以及高性能實現(xiàn)了下一代內(nèi)存設(shè)備的設(shè)計與驗證，進一步加速了驗證這個過程。此外Synopsys DesignWare的DDR5/4 PHY和控制器IP也可以在高至6400 Mb/s的速率下運行，支持DDR5標準的各種特性。

DesignWare DRR5/4控制器多端口AXI配置 / Synopsys

Rambus

Rambus的DDR5服務(wù)器DIMM緩沖芯片組是業(yè)界**為下一代DDR5開發(fā)的半導體。該芯片組可以提升內(nèi)存容量，同時保持DIMM的峰值性能。這些增益對于未來對數(shù)據(jù)密集的應(yīng)用來說非常關(guān)鍵。

DIMM緩沖芯片 / Rambus

DDR5數(shù)據(jù)緩沖器（DB）和寄存時鐘驅(qū)動器（RCD）用在DDR5的服務(wù)器內(nèi)存RDIMM和LRDIMM中，與未緩沖的DIMM相比，前者可以實現(xiàn)更高的的帶寬、性能和容量。RDIMM和LRDIMM減少了CPU的負載，改善了控制/地址總線上的信號完整性。更重要的是，DDR5 DB將減少數(shù)據(jù)總線上的有效負載，如此一來可以在模塊上加入更大容量的DRAM。

瀾起

DDR5 RCD和DB套片 / 瀾起

以內(nèi)存

接口芯片

為主營業(yè)務(wù)的瀾起科技也公布了自己的DDR5

接口

芯片，包括DB芯片M88DR5DB01和RCD芯片M88DR5RCD01，支持DDR5-4800。據(jù)其公司投資者關(guān)系記錄稱，瀾起于2019年已完成了符合JEDEC標準**子代的DDR5 RCD和DB芯片工程樣片的流片，并于去年下半年送樣給客戶和合作伙伴測試評估，計劃在2020年完成**子代DDR5內(nèi)存接口量產(chǎn)芯片的研發(fā)。

JEDEC預(yù)計DDR5的總體推廣曲線與以往的DDR標準相近，因此我們也許得在12到18月后才能看到DDR5的內(nèi)存出現(xiàn)在設(shè)備中。但隨著科技產(chǎn)業(yè)的逐漸成熟，JEDEC同時預(yù)計DDR5的貨架壽命會比DDR4要長。照各大廠商目前的開發(fā)速率，未來一段時間內(nèi)我們必會陸續(xù)看到他們的DDR5樣品和商用DIMM，相信明年的服務(wù)器市場和客戶桌面端市場會迎來新的轉(zhuǎn)變。