LPDDR DRAM 提供了一种功耗显著降低的高性能解决方案,而降低功耗是平板电脑、智能手机和汽车等移动应用的重点要求。此类应用所需的 SoC 倾向于在每个通道上使用更少的存储设备和更短的互连,而 LPDDR DRAM 的运行速度比标准 DDR DRAM 快(例如,LPDDR4/4X DRAM 的运行速度最高为 4267 Mbps,而标准 DDR4 DRAM 的运行速度最高为 3200 Mbps),所以能够提供更高的性能。但 LPDDR DRAM 在此类设备中不使用,处于待机状态时,可以将它们置于低功耗状态,例如深度睡眠状态,或者可以使用动态频率调节 (DFS) 功能在较低频率下运行。因此,当存储通道待机时,存储控制器可以适时地使用这些低功耗功能来降低总功耗。
LPDDR5 DRAM 使用动态电压调节 (DVS) 功能节省更多功耗,此时存储器控制器可以在通道待机期间降低 DRAM 的频率和电压。与普通的标准 DDR DRAM 通道(64 位宽)相比,LPDDR DRAM 通道通常为 16 位或 32 位宽。与其他两个类别的 DRAM 世代一样,后继的每一个 LPDDR 世代(LPDDR5、LPDDR4/4X、LPDDR3、LPDDR2、LPDDR)都比其上一代产品具有更高的性能和更低的功耗。此外,任何两代 LPDDR 都不彼此兼容。
LPDDR5 主要功能
与 LPDDR4/4X DRAM 相比,LPDDR5 DRAM 支持高达 6400 Mbps 的数据速率和在更低的工作电压(VDD 的 1.05/0.9V 和 I/O 的 0.5/0.35V)下支持更大的设备尺寸(每个通道 2Gb 至 32Gb)。表 1 显示了 LPDDR5 和 LPDDR4 DRAM 之间的比较:
LPDDR5 DRAM
LPDDR4 DRAM
设备大小
2Gb 至 32Gb(每通道)4、8 和 16 bank 设备1k、2k 和 4k 页大小
2Gb 至 16Gb(每通道)8 bank 设备2k 页大小
速度
最高 6400 Mbps
最高 4266 Mbps
电压
1.8V DRAM 阵列1.05V / 0.9V 内核0.5V / 0.3 V I/O
1.8V DRAM 阵列1.1V 内核1.1V / 0.6V I/O
表格 1:LPDDR5 对比 LPDDR4/4X DRAM
LPDDR5 DRAM 可通过 DVS 支持两种内核和 I/O 电压:在较高频率下运行电压分别为 1.05V 和 0.5V,在较低频率下运行电压分别为 0.9V 和 0.3V。因此,LPDDR5 DRAM 支持内核和 I/O 电压的 DVS。
LPDDR5 的其他关键功能包括用于命令/地址 (C/A) 时钟 (CK) 的新型可扩展时钟架构,以简化 SoC 时序收敛;灵活的 DRAM 存储库架构模式,可根据流量模式实现最佳性能;决策反馈均衡器 (DFE) 以增加 DRAM 上的写入数据的余量,写入 X 功能可以节省功耗,以及链接 ECC 以增强存储器通道 RAS。以下部分将详细说明每个功能
和DDR1相比,DDR2将终端电阻 (ODT)从主板上移入了内存芯片中。这样能够提高信号质量保证完整性。这不仅带来了其他好处,还降低了主板制造商的材料和测试成本。意外信号可能会从有源或无源元件反弹,但只有像 DRAM 这样的有源元件会受到不利影响。ODT 可以消除芯片级读写操作期间总线上信号回波的负面影响。