芯科普 | 一文读懂存储主流配置LPDDR

 

 

LPDDR是什么？

 

 

 

 

LPDDR（Low Power Double Data Rate SDRAM）低功耗双倍速率动态随机存取存储器，是DDR SDRAM的一种，是JEDEC固态技术协会（JEDEC Solid State Technology Association）面向低功耗内存而制定的通信标准，以低功耗著称，主要针对于移动端电子产品。相比于DDR来说，LPDDR最大的特点就是功耗更低。

 

 

LPDDR也分为MDDR、LPDDR2、LPDDR3、LPDDR4、LPDDR4X、LPDDR5和LPDDR5X，和DDR一样，数据处理速度和节能性随着代数的增加而提高。

 

 

 

LPDDR2

 

第二代低功耗内存技术LPDDR2的标准规范于2010年12月由JEDEC固态技术协会正式发布。LPDDR2的标准规范在移动产品中实现更高的内存性能、更低的功耗和SDRAMNVM接口兼容性。接口电压1.2V，工作频率范围从100MHz到533MHz。

 

 

 

LPDDR3

 

第三代低功耗内存技术LPDDR3的标准规范于2012年5月由JEDEC固态技术协会正式发布。

 

 

LPDDR3的标准规范可提供更高的数据速率、改进的带宽和电源效率以及更高的内存密度。LPDDR3支持PoP堆叠封装和独立封装，以满足不同类型移动设备的需要。

 

 

LPDDR3重点加入了新技术，增加新功能实现了1600Mbps的数据速率，包括Write-Levelingand CATraining，On Die Termination (ODT) 和Low I/O capacitance。

 

 

Write-Leveling and CA Training(写入均衡与指令地址调驯)：可让内存控制器补偿信号偏差，确保内存运行于业内最快输入总线速度的同时，维持数据输入设定、指令与地址输入时序均满足需求。

 

 

On Die Termination(片内终结器/ODT)：可选技术，为LPDDR3数据平面增加一个轻量级终结器，改进高速信号传输，并尽可能降低对功耗、系统操作和针脚计数的影响。

 

 

 

LPDDR4

 

由于输入/输出接口数据传输速度最高可达3200Mbps，是通常使用的DDR3 DRAM的两倍，8Gb LPDDR4内存可以支持超高清影像的拍摄和播放,并能持续拍摄2000万像素的高清照片。

 

 

与LPDDR3内存芯片相比，LPDDR4的运行电压降为1.1伏，堪称适用于大屏幕智能手机和平板电脑、高性能网络系统的最低功耗存储解决方案。以2GB内存封装为例，比起基于4Gb LPDDR3芯片的2GB内存封装，基于8Gb LPDDR4芯片的2GB内存封装因运行电压的降低和处理速度的提升，最大可节省40%的耗电量。若输入/输出信号传输采用低电压摆幅终端逻辑(LVSTL, Low Voltage Swing Terminated Logic)，不仅进一步降低了LPDDR4芯片的耗电量，并使芯片能在低电压下进行高频率运转，实现了电源使用效率的最优化。

 

 

 

LPDDR4X

 

 

LPDDR4X并非是LPDDR4的下一代版本内存，可以看作是LPDDR4的省电优化版本。相比于LPDDR4，LPDDR4X优化了内存的功耗，将 I/O 电压降低了 50% (1.12 V至 0.61v)，提高了内存速度。在大容量加持下，存储速度上更具有优势，在运行超大游戏，或是录制4K视频的时候作用非常明显，功耗更低，运行更快也更省电。

 

 

 

LPDDR5

 

2019年2月20日，JEDEC(固态存储协会)正式发布了JESD209-5，即Low Power Double Data Rate 5 (LPDDR5)全新低功耗内存标准。

 

 

相较于2014年发布的第一代LPDDR4标准，LPDDR5的I/O速度从3200Mbps翻番提升到6400Mbps，与LPDDR4X的4266Mbps相比也快了近30%。

 

 

如果匹配高端智能机常见的64bit bus，每秒可以传送51.2GB数据;要是PC的128bit BUS，每秒破100GB无压力。

 

 

固态协会认为，LPDDR5有望对下一代便携电子设备(手机、平板)的性能产生巨大提升，为了实现这一改进，标准对LPDDR5体系结构进行了重新设计，转向最高16 Banks可编程和多时钟体系结构。

 

 

同时，还引入了数据复制(Data-Copy)和写X(Write-X)两个减少数据传输操作的命令来降低整体系统功耗，前者可以将单个阵脚的数据直接复制到其它针脚，后者则减少了SoC和RAM传递数据时的耗电。

 

 

另外，LPDDR5还引入了链路ECC纠错，信号电压250mV，LPDDR5的电压和LPDDR4X一样是1.1V，不过闲置状态下电流将降低40%，可大幅降低功耗。

LPDDR应用在哪里？

 

LPDDR主要应用于智能手机、平板电脑、超轻薄型电脑、智能穿戴等，随着LPDDR技术升级迭代和人工智能、物联网等技术的发展，LPDDR也将应用于更多新的领域，如智能后视镜、VR、商显、POS机、智能家居等。

 

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