DDR3为存储器应用带来新的技术优势

2007-09-30 11:57:41来源: 嵌入式在线
主流存储器从FPM和EDO到SDR和DDR,再到DDR2 ,这种发展带来了先进的架构、更高的密度、更快的速度、更低的电源电压、更高的带宽和更低的功耗

这些显著的技术进步提升了DRAM技术—尤其是将运算市场部分提高到更高的性能水平。

DRAM技术上取得的进步伴随着多内核处理器的出现、新的操作系统,以及跨多种不同运算平台和应用的越来越多的不同要求,包括服务器、工作站、海量存储系统、超级计算机、台式电脑和笔记本电脑和外设。存储器技术的每次转变,对存储器的考虑都变得越来越复杂,但是如果清楚了解了主流的存储器如何发展的,以及其中出现的一些折中,设计师就可以选择能很好地满足他们的平台、操作系统和应用的高性能存储器。

速度问题

在DDR技术之前是SDR技术,在SDR技术之前,有快速页/扩展数据输出(FP/EDO)存储器。FP/EDO存储器的数据传输是异步的,意味着数据/地址/命令信号没有供参考的时钟信号。SDR技术通过提供一个时钟输入改善了这个问题,这些信号可以以这个时钟信号为基准,在时钟的上升沿(从低到高的转变)发送数据。利用与系统时钟同步的DRAM时钟引脚,可以获得比异步存储器高很多的数据速率。

在2000年,市场上引入了DDR SDRAM。DDR技术通过在时钟的上升沿和下降沿传送数据,使速度相对于SDR倍增。采用DDR,每个时钟周期传送两个数据位(每根数据线),而不是SDR的一个位。为了实现这一点,在每个时钟周期内每个数据线访问存储器阵列(数据实际存储的位置)的两个数据位。这种过程称为2字或2n预取。这里的内核时钟周期是指存储器阵列的周期时间,存储器阵列的频率为I/O缓冲器的一半和1/4的数据速率。预取使速度不断提高,改善效率并增强性能。

DDR2 SDRAM功能非常类似于DDR SDRAM,但是它的一些新特性使得速度更快,DDR3以DDR2为起点,获得更大的技术进步。DDR具有2n预取,DDR2具有4n预取,DDR3具有8n预取。DDR3的内部数据周期时间为外部时钟速度的1/8,内部数据总线的宽度为外部数据总线宽度的8倍。DDR3在每个内核时钟周期内,每根数据线从存储器阵列移出8个数据位到I/O缓冲器中。

其他增强带宽的特性包括更低的终结电阻(RTT)值以支持更高的数据率。对于DDR2,其起始值为50Ω,DDR3的起始值为20Ω。

DDR3的技术优势

DDR3实现了一系列的技术改善,这些改善强调更快的速度和更高的性能。DDR3器件设计用于高速信号,改善的引脚排列提供了更多的电源和地,这样能实现更优的电源供电。改善的电源分布和地以及改善的基准信号,这些加在一起共同改善了信号质量。DDR3 D/Q阵列减小了D/Q失真,使D/Q时序更紧凑,而全面布局的球珊改善了机械可靠性。

1.峰值性能提高

因为DDR3的性能是DDR2的两倍,DDR3在DDR2的基础上速度进一步提高。DDR3的最低速率为每秒800Mb,最大为1,600Mb。当采用64位总线带宽时,DDR3能达到每秒6,400Mb到12,800Mb。

2.电源电压

DDR3的电源电压降低到1.5V,与标准的1.8V DDR2相比,低20%。这对于低数据速率的应用来说特别重要,例如移动计算。在移动计算应用中节省15%到20%的功率非常重要,因为在这种应用中功率是很重要的性能指标。DDR3的低功耗特性同样对于笔记本应用来说具有重要的优势。

3.融合的驱动器

与DDR2的18Ω驱动器相比,DDR3的34Ω驱动器特别针对每个通道两个模块以及点对点的系统进行了优化。DDR3 SDRAM驱动器还通过降低电容、动态片上终结(ODT)以及新的校准方案改善了性能。

为降低输出驱动器/终结驱动器组合的输入电容,DDR3实现了一种融合的驱动器。这种驱动器可以支持多种终结值,使用了相同的上拉和下拉驱动器结构的组合。事实上,融合驱动器的最重要优势是它能通过重复使用这些结构来减少电容—这一点是与DDR2 SDRAM的一个关键的区别,后者针对输出驱动器和终结驱动器电阻分别使用了不同的结构。

4.动态片上终结

DDR3的新动态ODT特性具有针对不同的负载条件优化终结电阻值的灵活性,这样可以改善信号完整性,它还提供了管理终结功耗的一种方法。动态O DT使DDR3器件能无缝地改变针对不同模块发出的“WRITE”命令之间的终结电阻值。该特性是DDR2系统所不能提供的,在同一个器件上,DDR2需要总线空闲时间来改变终结电阻值。

5.主复位

主复位是一种新的DDR3特性。主复位功能改善了系统的稳定性,它消除了未知的启动状态,保证具有确定性的初始化和恢复状态。这使控制器免除了确保不发出非法命令的负担。这种新功能在不需要单独复位每个控制寄存器或关断每个器件电源的条件下,就能清空DDR3存储器上的所有状态信息。在使器件进入到一个确定的状态时,这既能节省时间,又能节省功耗。DDR3复位功能在冷启动和热启动下都是可以实现的。

行业应用

DDR3最初目标是运算和图形密集型应用,例如高端台式电脑和工作站,在这些应用中需要处理大量的信息,以在屏幕上产生栩栩如生的图像,改善用户体验。DDR3附加的和写等待方案还能改善服务器应用中命令总线效率。该市场对DDR3的需求将可能在下一年度开始增长。笔记本对DDR3的需求也有望在下一年加速,因为笔记本要求更低的系统功耗。在其他应用中对DDR3的需求,例如网络和数字电视,在2010年也将增长。

市场研究师预测DDR3在2008年将占30%的DRAM市场,在2009年将取代DDR2。美光公司的DDR3存储器目前已经可以提供样片,2008年将批量供货。初期,将针对所有应用构建DDR3模块,开始将提供针对台式应用的UDIMM(2007年),然后再是针对笔记本应用的SODIMM(2008年),在2008年下半年将推出针对服务器应用的RDIMM。最终将在2009年推出VLP DIMM。

美光的DDR3产品利用业界领先的78nm工艺技术生产,完全符合JEDEC规范。当前正在批量生产,美光的1GB DDR3器件可以提供一系列的配置(x4、x8和x16)。这些器件将支持从512MB到4GB的模块密度,以及各种模块类型,包括UDIMM、SODIMM和RDIMM。美光公司的2GB DDR3器件还有望在2007年夏季实现甚至更高密度的应用。

关键字:内核  处理器  传输

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/memory/200709/16010.html
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