采用哪种 SDRAM 标准以及何时采用

存储器子系统的主要功能是在云计算和人工智能 (AI)、汽车和移动等广泛应用中尽可能快速可靠地为主机（CPU 或 GPU）提供必要的数据或指令。片上系统 (SoC) 设计人员可以选择多种类型的存储器技术，每种技术都具有不同的特性和高级功能。双数据速率 (DDR) 同步动态随机存取存储器 (SDRAM) 已成为主系统存储器最主流的存储器技术，因为它使用电容器作为存储元件来实现高密度和简单架构、低延迟和高性能、无限存取耐力和低功耗。

选择正确的存储器技术通常是实现最佳系统性能的最关键决策。本文介绍了不同的存储器技术，旨在帮助 SoC 设计人员选择最适合其应用要求的正确存储器解决方案。

DDR DRAM 标准

设计人员不断为他们的 SoC 添加更多内核和功能；然而在保持低功耗和较小硅尺寸的同时提高性能仍然是一个至关重要的目标。DDR SDRAM（简称 DRAM）通过在双列直插式存储模块 (DIMM) 或分立式 DRAM 解决方案中提供密集、高性能和低功耗的存储器解决方案，以满足此类存储器要求。JEDEC 定义并开发了以下三种 DRAM 标准类别，帮助设计人员满足目标应用的功耗、性能和规格要求：

• 标准 DDR 面向服务器、云计算、网络、笔记本电脑、台式机和消费类应用，支持更宽的通道宽度、更高的密度和不同的形状尺寸。自 2013 年以来，DDR4 一直是这一类别中最常用的标准；预计 DDR5 设备会在不久的将来上市。

• 移动 DDR 面向移动和汽车这些对规格和功耗非常敏感的领域，提供更窄的通道宽度和多种低功耗运行状态。今天最主流的标准是 LPDDR4，预计在不久的将来会推出 LPDDR5 设备。

• 图形 DDR 面向需要极高吞吐量的数据密集型应用程序，例如图形相关应用程序、数据中心加速和 AI。图形 DDR (GDDR) 和高带宽存储器 (HBM) 是这一类型的标准。

上述三种 DRAM 类别使用相同的 DRAM 阵列进行存储，以电容器作为基本存储元件。但是，每个类别都提供独特的架构功能，旨在最好地满足目标应用程序的要求。这些功能包括数据速率和数据宽度自定义、主机和 DRAM 之间的连接选项、电气规格、I/O（输入/输出）端接方案、DRAM 电源状态、可靠性特性等。图 1 展示了 JEDEC 的三类 DRAM 标准。

移动 DDR

与标准 DDR DRAM 相比，移动 DDR（也称为低功耗 DDR (LPDDR) DRAM）具有一些可以降低功耗的附加功能，而降低功耗正是移动/电池供电应用（如平板电脑、移动电话和汽车系统，以及 SSD 卡）的核心要求。LPDDR DRAM 可以比标准 DRAM 运行得更快，以实现高性能并提供低功耗状态，帮助提高电源效率和延长电池寿命。

与标准 DDR DRAM 通道（64 位宽）相比，LPDDR DRAM 通道通常为 16 位或 32 位宽。与标准 DRAM 产品一样，每个连续的 LPDDR 标准产品都瞄准了比其前代产品更高的性能和更低的功耗目标，并且任何两个 LPDDR 产品都不会彼此兼容。

LPDDR4 是这个类别中最常用的标准，在 1.1V 的工作电压下的数据速率最高可达 4267Mbps。LPDDR4 DRAM 通常是双通道设备，支持两个 x16（16 位宽）通道。各个通道都是独立的，因此具有自己的专用命令/地址 (C/A) 引脚。双通道架构为系统架构人员提供了灵活性，同时将 SoC 主机连接到 LPDDR4 DRAM。

LPDDR4X 是 LPDDR4 的一种变体，与 LPDDR4 完全相同，只是能够通过将 I/O 电压 (VDDQ) 从 1.1 V 降低到 0.6 V 来额外降低功耗。LPDD4X 设备也可以实现高达 4267Mbps 的速率。

LPDDR5 是 LPDDR4/4X 的后续产品，预计运行速率高达 6400Mbps，并且正在 JEDEC 进行积极开发。LPDDR5 DRAM 有望提供许多新的低功耗和可靠性特性，使其成为移动和汽车应用的理想选择。其中一种重要特性就是用于延长电池寿命的“深度睡眠模式”，有望显著节省空闲条件下的功耗。此外，还有一些新的架构特性使 LPDDR5 DRAM 能够以低于 LPDDR4/4X 的工作电压在此类高速条件下无缝运行。