LPDDR5X来袭！准备迎接内存速度大爆炸

Graham Allan

Jan 11, 2024 / 1 min read

Table of Contents

01. LPDDR5X规范：速度稳健，而又不会增加功耗
02. 通过先进工艺优化PPA
03. 总结

无论是切换智能手机应用程序，还是享受沉浸式游戏体验，都有可能遇到系统内存访问速度慢的问题。如果汽车的自动制动系统不能及时响应前方道路上的障碍物，问题是很严重的。

如今，智能、互联和带宽密集型应用依赖于超快、低延迟的内存访问，以实现我们日常生活所依赖的一系列功能。那么，什么样的技术能够满足这些要求？答案就是LPDDR5X SDRAM JEDEC标准，它是LPDDR5的可选扩展。

LPDDR5X标准由JEDEC于2021年6月发布，它是一种专用的同步动态随机存取存储器（SDRAM）。与之前的LPDDR5标准相比，LPDDR5X在多个方面实现了改进：

在保持1.1V内核电压不变的情况下，速度从6.4Gbps提升到8.5Gbps
通过采用接收器均衡和发射器[SH1] 预加重技术，改善了信号完整性
全新的自适应刷新管理功能提高了可靠性
电池效率提高了多达20%

对于5G移动、人工智能、汽车甚至某些高性能计算应用来说，这些改进非常有必要。采用先进工艺节点开发并集成LPDDR5X接口的芯片进一步扩大了带宽和低功耗优势。在本文中，我们将进一步介绍适合LPDDR5X的应用，以及经验证的IP如何帮助开发者优化设计。

LPDDR5X规范：速度稳健，而又不会增加功耗

随着智能手机和其他移动通信电子产品的日益流行，低功耗双倍数据速率（LPDDR）存储器应运而生。为了满足消费者的需求以及小尺寸的限制，这些设备需要尽可能地延长电池续航时间，而LPDDR能够满足这些要求。由于兼具带宽、低功耗、外形尺寸和容量等优势，该内存标准现已与其前身DDR一样得到广泛应用，成为适合各种终端应用的合适SDRAM。

LPDDR的优势在于，当终端设备不使用内存时，它的功耗非常低。由于工作频率较低，因此与DDR相比，该低功耗标准可以轻松快速地调节性能。LPDDR可在终端设备不使用时进入低功耗状态，从而显著降低功耗。LPDDR5X是迄今为止速度最快、效率最高的LPDDR标准版本。

各种应用和终端设备都需要快速的内存访问，以便做出实时决策：

智能手机和其他移动应用，需要高带宽和优化功耗，并能根据设备活动调整频率
汽车处理器，用于支持高级驾驶辅助系统（ADAS）等应用。大多数汽车应用使用汽车级SDRAM，标准比传统消费级产品更为严格
人工智能加速器，即高性能并行计算机，可高效处理神经网络等人工智能工作负载
边缘人工智能，需要在本地实现零延迟的快速数据处理
用于摄像头和视频设备、电视和路由器等数字家庭产品及媒体设备的芯片，必须能执行快速的超高密度（UHD）多媒体处理
5G网络设备，需要实时数据传输，以支持快速数据下载和上传

通过先进工艺优化PPA

先进工艺技术为先进片上系统（SoC）提供了更好的功耗、性能和面积（PPA）优势。在先进的FinFET（鳍式场效应晶体管）节点上，芯片架构采用小型高密度芯片封装，包含数十亿个晶体管，这给量产带来了新的挑战。内存接口IP可以帮助简化开发流程，提供经验证的解决方案，从而降低集成风险并加快产品的整体上市速度。

对于LPDDR5X，物理层（PHY）和控制器共同支持低延迟操作和快速数据传输，同时实现出色的功耗效率。作为JEDEC固态技术协会低功耗存储器小组委员会的积极成员，新思科技的专家在LPDDR内存接口标准的发展过程中发挥着重要作用。我们的产品组合包括坚固耐用的LPDDR5X物理层和控制器IP，具有超低的延迟和超小的面积，并符合最新的标准。新思科技LPDDR5控制器IP包括集成内嵌存储加密（IME）安全模块，通过符合标准的独立读/写通道加密支持和按区域加密/解密，确保数据机密性。该控制器经过高度优化，能够实现出色的延迟、面积和性能。

新思科技LPDDR5X/5/4X PHY IP适用于ASIC、ASSP、SoC和系统级封装应用，并提供灵活的配置选项。这种设计能够与新思科技LPDDR5X/5/4X控制器IP进行快速集成，后者针对功耗、延迟、带宽和面积进行了优化，从而提供完整的DDR接口解决方案。LPDDR5X PHY IP采用半导体行业先进的3nm FinFET工艺技术，展示出了令人瞩目的速度（8533Mbps和高达9600 Mbps——超频！），并提供了全开的眼图和清晰的裕量。

通过与经验丰富的IP供应商合作，开发者可以放心地进行设计，因为我们的IP已经过不同工作条件下的全面测试，包括极端温度和涉及电迁移的场景，并符合特定标准（如汽车功能安全）。

总结

随着移动通讯、人工智能和高等级自动驾驶汽车等带宽密集型应用的日益普及，对高速内存访问的需求将持续增长。低成本的LPDDR5X SDRAM提供了出色的速度，考虑到LPDDR内存接口标准迄今为止的演变，其未来的发展不可限量。为了帮助开发者应对该标准设计的复杂性，新思提供了经验证的LPDDR5X IP，以帮助开发者克服集成风险，加快产品上市速度。