Rambus解读：6400MT/s及以上DDR内存速率，不可或缺的CKD芯片

电子发烧友网报道（文/黄晶晶）针对服务器内存模块RDIMM的芯片组解决方案，Rambus一直以来有着深厚的技术实力，可提供寄存器时钟驱动器（RCD）、电源管理芯片、串行检测集线器（SPD Hub）、温度传感器等全套解决方案。而这些应用于服务器领域的内存技术也逐渐走向客户端领域。
 
CKD应运而生
 
Rambus内存互连芯片业务部门产品营销副总裁John Eble先生介绍，在过去，用于台式机和工作站的无缓冲 DIMM 以及用于笔记本电脑的 SO-DIMM 都没有增强信号完整性的逻辑电路。CPU直接将最多四个差分时钟驱动到 DIMM 和该模块上的 DRAM 集合。但是，时钟源自一个功耗非常大的 SoC，其中有很多电源噪声。时钟信号需要逃离密集的 CPU 引脚区域，穿过主板，向上到达 DIMM 插槽，再到 DIMM 上的目标 DRAM。
 
随着速度越来越高，由于电源、感应抖动串扰和通过衰减引起的抖动放大等因素影响，单位比特时间内引入的抖动量也会增加。这使得同步内存接口的时序预算收敛成为一个真正的挑战。
 

 
右侧图中以蓝色突出显示的DDR5客户端时钟驱动器是一种信号完整性时序增强芯片CKD。它可以恢复DIMM上各个DRAM 的时钟幅度和时序保真度。在单相锁环模式下，CKD 接收来自 CPU 的单个时钟，恢复时钟的幅度，通过锁相环（PLL）减少抖动，然后输出四个干净的副本。此外，CKD 取代从 CPU到模块高达 4 个连接的需求。这可以减少 CPU 引脚和功耗，并可以简化主板布线。
 
由于 DDR5 模块是双通道的，因此还有一种双锁相环模式，其中 DIMM 的两半可以彼此独立地运行。还有一个时钟锁相环旁路模式，用于向后兼容。CKD 对于在DDR5速度 6400MT/s 及以上保持时钟信号完整性至关重要。
 
Rambus DDR5 CKD的特性
 
Rambus推出完全兼容的 DDR5 客户端时钟驱动器产品支持高达7200MT/s 速度的 CUDIMM 和 CSODIMM，适用于未来几代客户端。这些高带宽 DIMM 将首先引入台式机和笔记本电脑，支持人工智能、游戏和内容创作。
 
下图是CSODIMM的示意图，其中突出显示Rambus CKD 和 SPD Hub芯片组解决方案。

 
在单 PLL 模式下，CKD 将接收一个时钟，在双 PLL 模式下接收两个时钟，并根据 DRAM 容量和配置驱动最多四个高精度输出时钟。CKD 可以通过其 I2C和I3C 边带接口进行配置和拉取，该接口由 SPD Hub进行缓冲。
 
“Rambus DDR5 CKD的主要优势是超低抖动时钟。正是 Rambus 解决方案为 DRAM 提供的低随机抖动和低确定性抖动，增加了整个系统时序路径的裕量。这对于实现高速率来说非常重要。”John Eble分析说。
 
该器件带来的其他优势或价值包括更高振幅的时钟，从而在 DRAM 上获得更大的电压裕量。CKD 可以通过消除 CPU 中的额外时钟来潜在地降低系统功耗并缓解电路板布线挑战。另外，CKD 还包括一个低功耗待机模式，这对于笔记本电脑系统至关重要。还有一个双通道锁相环模式，可以优化系统性能和效率。
 
下图表将RCD产品与新发布的CKD器件进行了比较。CUDIMM 的概念很大程度上是 RDIMM的缩小版本，RDIMM已在服务器中使用多年。不同之处在于RDIMM缓冲时钟信、命令和地址总线信号，而CUDIMM中的CKD只缓冲时钟信号。
 

 
现在，Rambus不仅为服务器RDIMM 提供芯片组解决方案，而且还与主要的DRAM和SOC供应商合作，推出用于CUDIMM 和 CSODIMM的新型客户端芯片组。
 
Rambus的供应优势
 
Rambus大中华区总经理苏雷先生表示，我们一站式解决方案均来自于自研，每一个部件的know how可以清晰地对模组厂商的产品设计、debug调测等给出建议和帮助。
 
我们为客户提供的诸多价值主要体现于三点，首先是 DIMM 级别的稳健互操作性。通过拥有完整的芯片组，我们可以确保从早期的设计阶段到验证，芯片都可以在 DIMM 上无缝地协同工作。可以为客户提供高水平的验证和放心保障。
 
第二个优势是专注的客户支持。第三，由于内存模块的芯片供应商众多，维护稳健供应链的认证矩阵可能会成为一个相当大的负担。通过完整的芯片组解决方案而不需要大量的芯片级配置的交叉组合。这种广泛的产品阵容使Rambus 成为可靠的供应商，确保优化性能、增强稳健性并缩短客户的上市时间。
 
应用趋势
 
随着AI大模型应用越来普及，对内存高性能、低延迟、高可靠性、高容量的需求更强。比如最近在中国有一款非常火的游戏，显著带动了包括内存在内的一系列硬件规格的诉求。后续可以预见这样的需求导向会是常态化的，内存的模组厂也将借助CKD芯片进一步提升产品的性能，从而差异化自身的模组产品。
 
沿着这样的应用需求，内存势必会对CKD 等产品进行更新，甚至对架构和内存设计进行更改。这类相关标准正在由JEDEC组织制定。Rambus也会积极参与这些未来内存标准的制定，并为行业提供尖端内存芯片和解决方案。