DDR5与DDR4的关键区别在哪里？

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DDR5在服务器市场的渗透率正在进一步提高，进入放量期

计算主内存转换可能十年才发生一次，但一旦发生，这将是业界非常激动人心的时刻。当 JEDEC 于 2021 年宣布发布 JESD79-5 DDR5 SDRAM 标准时，标志着向 DDR5 服务器和客户端双列直插内存模块（服务器 RDIMM、客户端 UDIMM 和 SODIMM）过渡的开始。我们现在坚定地走在使下一代服务器具有 DDR5 内存的道路上。

根据市场调研机构推测，DDR5 已占据整个 DRAM 市场份额的 10%，2024年则将进一步扩大至 43%。服务器市场可能最先推广DDR5，服务器市场对高性能有着绝对的需求。预计2023 年，手机、笔记本电脑和 PC 等主流市场将开始广泛采用 DDR5，出货量明显超过 DDR4，两种技术间完成快速过渡。

那么，DDR5 内存与上一代 DDR4 之间的一些关键区别到底是什么？

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DDR5与DDR4的关键区别

人们总是需要更高的内存性能，而 DDR5 是业界对更多带宽和容量永无止境的需求的最新回应。DDR4 DIMM 以 1.6 GHz 的时钟速率达到每秒 3.2 千兆传输 (GT/s)，而最初的 DDR5 DIMM 将带宽提高 50% 至 4.8 GT/s。DDR5 设置为最终可扩展至 8.4 GT/s 的数据速率。

另一个重大变化是工作电压 (VDD) 的降低。这是为了帮助抵消高速运作带来的功率增加。对于 DDR5，寄存器时钟驱动器 (RCD) 电压从 1.2 V 降至 1.1 V。此外，命令/地址 (CA) 信号从 SSTL 更改为 PODL。这样做的好处是当引脚停在高电平状态时不会消耗静态功率。

第三，电源架构发生重大变化。使用 DDR5 RDIMM，电源管理从主板转移到内存模块。DDR5 RDIMM 将在 DIMM 上配备一个 12V 电源管理 IC (PMIC)，从而无需为最大负载情况和降低 IR 压降过度配置载板稳压器。

正如我们所看到的，DDR5 带来了几个主要的性能优势。然而，伴随这些优势而来的是一些新的设计挑战，系统架构师和设计人员需要了解这些挑战，才能充分利用新一代内存。

对于 DDR4 设计，主要的信号完整性挑战出现在双数据速率 DQ 总线上，对低速命令地址 (CA) 总线的关注较少。对于 DDR5 设计，即使是 CA 总线也需要特别注意信号完整性。在 DDR4 中，考虑使用差分反馈均衡 (DFE) 来改善 DQ 数据通道。但对于 DDR5，RCD 的 CA 总线接收器也将需要 DFE 选项以确保良好的信号完整性。

主板上的供电网络 (PDN) 是另一个考虑因素，包括带有 PMIC 的 DIMM。考虑到更高的时钟和数据速率，设计人员将需要确保 PDN 能够以良好的信号完整性处理以更高速度运行的负载。

从主板到 DIMM 的表面贴装 DIMM 连接器也必须处理新的时钟和数据速率。对于系统设计人员，必须更加重视电磁干扰和兼容性（EMI 和 EMC）的系统设计。

RambusDDR5 DIMM 内存接口芯片组由 DDR5 注册时钟驱动器 (RCD)、串行存在检测集线器 (SPD 集线器) 和温度传感器 (TS) 组成，旨在使设计人员能够充分利用 DDD5 的优势，同时处理更高数据和时钟速度带来的信号完整性和电源挑战。Rambus 是业内第一家提供 DDR5 RCD 到 5600 MT/s 的公司，并且不断提高其 DDR5 解决方案的性能以满足不断增长的市场。Rambus 现在已将我们最新一代设备的 DDR5 RCD 性能提升到 6400 MT/s。

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主要厂商

海力士是全球第一个正式发布DDR5的厂商。在DDR5 SDRAM 标准发布后的三个月，海力士推出了其DDR5产品。该DDR5内存条为面向服务器、数据中心的RDIMM形态，基于1Ynm工艺制造的16Gb颗粒，单条容量64GB，而借助TSV硅穿孔技术，最高可以达到256GB。在频率方面，起步就是4800MHz，最高为5600MHz ，当于一秒钟就可以传输9部全高清电影。

在2021年的HotChips 33大会上，三星公布了行业首款的单条512GB DDR5内存条,频率为7200MHz，采用了标准的JEDEC DDR5-7200时序，这款DDR5内存较之上一代DDR4内存提升了85%左右的性能。三星的10nm级工艺和EUV技术使得芯片从16Gb跃升至32Gb，芯片容量的翻倍意味着可提供高达512GB的容量。

2020年7月，为加速DDR5普及，美光宣布启动技术赋能计划，加入该赋能计划的公司包括Cadence（楷登电子）、Montage（澜起科技）、Rambus、Renesas （瑞萨电子）和Synopsys （新思科技）。2021年11月，美光宣布推出Crucial英睿达DDR5台式电脑(PC)内存产品。该产品的数据传输速度比上一代 DDR4 内存快 50%，可为主流 PC 用户提供发烧友级别的性能。美光表示，现在全新的DDR5内存已经在线上线下渠道开售。

编辑：黄飞