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記憶體/儲存  

DDR3為記憶體應用帶來全新技術優勢

上網時間: 2007年08月15日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:DDR3  記憶體  FP/EDO 

主流記憶體已從FPM和EDO進展到SDR和DDR,目前已進入DDR2世代,這種發展帶來了先進的架構、更高密度、更快的速度、更低的電源電壓、更高的頻寬和更低的功耗。這些顯著的技術進步提升了DRAM技術─尤其是將運算能力提升到更高性能水準。

DRAM技術的進展一直伴隨著電腦的發展腳步而提升,如多核心處理器、新興作業系統,以及跨越不同運算平台和應用程式的不同要求,包括伺服器、工作站、大量儲存系統、超級電腦、桌上型電腦、筆記型電腦和週邊設備等。記憶體技術的每次轉變,都使得對記憶體的考量都變得越來越複雜,但若清楚瞭解主流記憶體的發展腳步,以及其中出現的一些設計折衷,設計師就能選擇可良好滿足其平台、作業系統和應用的高性能記憶體。

速度問題

在DDR技術之前,SDR是主要的記憶體技術,在SDR技術之前,還有快速頁面/擴展數據輸出(FP/EDO)記憶體。FP/EDO記憶體的數據傳輸是非同步的,意味著數據/地址/命令訊號沒有提供參考時脈訊號。SDR技術透過提供一個時脈輸入改善了這個問題,這些訊號能以這個時脈訊號為基準,在時脈的上升沿(從低到高的轉變)發送數據。利用與系統時脈同步的DRAM時脈接腳,可獲得比非同步記憶體更高的數據速率。

2000年,市場導入了DDR SDRAM。DDR技術透過在時脈的上升沿和下降沿傳送數據,速度比SDR提高一倍。採用DDR,每個時脈週期可傳送兩個數據位元(每根數據線),而非SDR的一個位元。這種過程稱為2字符或2n預取。此處的核心時脈週期是指記憶體陣列的週期時間,記憶體陣列的頻率為I/O緩衝器的一半和1/4的數據速率。預取使速度不斷提高,改善了效率並強化性能。

DDR2 SDRAM功能非常類似於DDR SDRAM,但它的一些新特性進一步提升了速度。而DDR3以DDR2為起點,則獲得了更大的技術進展。DDR具有2n預取,DDR2具有4n預取,DDR3具有8n預取。DDR3的內部數據週期時間為外部時脈速度的1/8,內部數據匯流排的寬度為外部數據匯流排寬度的8倍。DDR3在每個核心時脈週期內,每根數據線從記憶體陣列移出8個數據位元到I/O緩衝器中。

其他增強頻寬的特性包括更低的終端電阻(RTT)值以支援更高的數據率。相較之下,DDR2起始值為50Ω,DDR3的起始值為20Ω。

DDR3技術優勢

DDR3改善了多種技術,包括強調更快的速度和更高的性能。DDR3元件是針對高速訊號所設計,改善的接腳提供了更多的電源和地,以實現更佳的電源性能。而改良的電源分佈和地以及基準訊號,將能提升訊號品質。DDR3 D/Q陣列減少了D/Q失真,使D/Q時序更緊密,而全面佈局的球閘則提升了機械可靠性。

1. 峰值性能提高

因為DDR3的性能是DDR2的兩倍,速度也進一步提高。DDR3的最低速率為每秒800Mb,最大為1,600Mb。當採用64位元匯流排頻寬時,DDR3能達到每秒6,400Mb到12,800Mb。

2.電源電壓

DDR3的電源電壓低至1.5V,與標準的1.8V DDR2相較更低20%。這對低數據速率應用來說非常重要。在行動運算應用中,節省15%到20%的功率相當重要,因為功率是行動應用的重要性能指標。DDR3的低功耗特性對筆記型電腦應用而言,也具有同樣的優勢。

3.融合的驅動器

與DDR2的18Ω驅動器相較,DDR3的34Ω驅動器特別針對每個通道兩個模組以及點對點的系統進行了最佳化。DDR3 SDRAM驅動器還透過降低電容、動態晶片上終端(ODT)以及新的校準方案改善了性能。

為降低輸出驅動器/終端驅動器組合的輸入電容,DDR3實現了一種融合的驅動器。這種驅動器可以支援多種終端值,使用了相同的上拉和下拉驅動器結構組合。事實上,融合驅動器的最重要優勢是它能透過重複使用這些結構來減少電容─這是與DDR2 SDRAM的關鍵區別,後者針對輸出驅動器和終端驅動器電阻分別使用了不同的結構。

4.動態晶片上終端

DDR3的新動態ODT特性具有針對不同負載條件最佳化終端電阻值的靈活性,可改善訊號完整性,它還提供了管理終端功耗的方法。動態ODT使DDR3能無縫地改變針對不同模組發出之‘WRITE’命令之間的終端電阻值,而DDR2並不具備該特性,在同一元件上,DDR2需要匯流排空閒時間來改變終端電阻值。

5.主重置

主重置是一種新的DDR3特性。主重置功能改善了系統穩定性,它消除了未知的啟動狀態,保證具有確定性的初始化和恢復狀態。這使控制器免除了確保不發出非法命令的負擔。這種新功能在不需要單獨重置每個控制暫存器或切斷每個元件電源的條件下,就能清空DDR3記憶體上的所有狀態資訊。在使元件進入一個確定狀態時,這能同時節省時間及功耗。DDR3重置功能在冷啟動和熱啟動下均可實現。

實際應用

DDR3最初的目標是運算和繪圖密集型應用,如高階桌上型電腦和工作站,這些應用需要處理大量資訊,以在螢幕上產生栩栩如生的影像。DDR3附加的寫入等待方案還能改善伺服器應用中命令匯流排效率。該市場對DDR3的需求將可能自明年開始成長。要求更低功耗的筆記型電腦,也可望在明年加速對DDR3的需求。而包含網路和數位電視等應用,則可望自2010年起出現對DDR3的需求。

市場研究機構預測,DDR3在2008年將佔30%的DRAM市場,在2009年將取代DDR2。針對此一趨勢,Micron現已推出DDR3樣品,並預備在2008年量產。首先將提供桌上型應用的UDIMM,然後再是針對筆記型電腦應用的SODIMM,在2008年下半年將推出針對伺服器應用的RDIMM。最終將在2009年推出VLP DIMM。

Micron的DDR3產品採用78nm製程技術,符合JEDEC規格。其1GB DDR3元件可提供x4、x8和x16配置。這些元件將支援從512MB到4GB的模組密度以及各種模組類型,包括UDIMM、SODIMM和RDIMM。

圖1:針對所有應用的DDR3模組。
圖1:針對所有應用的DDR3模組。

表1:DDR2和DDR3 SDRAM的差異。
表1:DDR2和DDR3 SDRAM的差異。

作者:

Kevin Kilbuck

運算市場高級行銷經理

Micron Technology





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