在DDR4出現(xiàn)十年之后，DDR5翩翩來遲。作為十年之久的換代，DDR5的設計上實現(xiàn)了諸多突破：新的通道設計、片內ECC、片上PMIC、更多溫度傳感器乃至插槽缺口的位移等。新的設計規(guī)范和標準，讓內存容量、帶寬和傳輸速率得以大幅提升，但同時新的標準使得內存條的設計復雜度增加。

相比DDR4，DDR5的DIMM上所需的和數(shù)據(jù)傳輸相關的關鍵芯片更多，其中包括寄存時鐘驅動器（RCD）、數(shù)據(jù)緩沖器（DB）外，串行檢測集線器（SPD Hub）；服務器級的內存模組還需要在兩端添加溫度傳感器（TS）。

IDC預計到2023年底， DDR5的出貨量將會超過DDR4。面對旺盛的市場需求和DDR5更為復雜的設計要求，在DDR5 RCD和DB芯片發(fā)布一年之后，Rambus于近日發(fā)布了其DDR5 SPD Hub（SPD5118）和TS產品（TS5110），完善了其DDR5 DIMM芯片組合。這些芯片對于增強系統(tǒng)管理和熱控制至關重要，可以幫助實現(xiàn)高帶寬和高容量，同時優(yōu)化總體擁有成本。

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DDR5：諸多關鍵變化帶來更高性能

據(jù)Rambus內存互連芯片業(yè)務部門產品營銷副總裁John Eble介紹，雖然RDIMM和LRDIMM相對于DDR4的設計并沒有太多的變化，但是在DDR5模塊本身的配置卻有著重大的改變。諸多的關鍵變化幫助DDR5滿足了最新的技術要求。

首先是在通道架構方面，DDR4模塊采用單一的內存接口數(shù)據(jù)通道，具備72位總線，其中包含64個數(shù)據(jù)位和8個ECC位。而DDR5具有兩個40位寬的數(shù)據(jù)通道，每個通道包括32 個數(shù)據(jù)位和 8 個 ECC 位，以保持相同的ECC保護，并允許存儲元數(shù)據(jù)。每個模塊的額外通道不僅滿足了訪問粒度的要求，而且還增加了內存效率和數(shù)據(jù)的并發(fā)性。

在數(shù)據(jù)通道的原始速度上，DDR4的最高數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒3200MT/s，而DDR5的起始速率將達到4800MT/s，其設計的最高數(shù)據(jù)傳輸速率將達8400MT/s。

在突發(fā)長度方面，DDR4的突發(fā)斬波長度為四，突發(fā)長度為八。DDR5 的突發(fā)斬波和突發(fā)長度將擴展到八和十六，以增加突發(fā)有效負載。在突發(fā)長度為十六 (BL16) 的情況下，允許單個突發(fā)訪問 64 字節(jié)的數(shù)據(jù)（典型的 CPU 緩存行大?。?。

在命令/地址總線和時鐘方面，DDR4具有33個特定功能的引腳，運行單一數(shù)據(jù)速率的時鐘。為了在與DDR4相同的模塊引腳數(shù)下容納兩個獨立的命令/地址總線，DDR5的接口必須變得更加高效，因而DDR5為其兩個數(shù)據(jù)通道使用了單個時鐘。DDR5為每個命令/地址總線分配了10個引腳，每個總線運行雙倍數(shù)據(jù)速率，以進一步提高效率。

通過上述一系列的優(yōu)化，DDR5相比DDR DIMM在性能、容量和功耗方面實現(xiàn)了全面超越。除了上述提到的帶寬等優(yōu)勢外，DDR5 DIMM還具備更高的相關容量，每顆芯片的最大密度從DDR4的16Gb到DDR5的64Gb。因此對于使用單芯片封裝的DIMM來說，每個模塊的最大容量將從64GB增加到256GB，更高容量的DIMM還可以通過3D堆疊技術實現(xiàn)。

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DDR5服務器性能優(yōu)化離不開SPD Hub和TS

服務器市場相比消費市場，對于性能的迫切性更高?？梢灶A期幾乎所有的服務器都會逐漸采用DDR5，在接下來的三個月到半年時間，預計也將看到更多支持DDR5的服務器處理器陸續(xù)上市。

而對于DDR5 RDIMM而言，除了RCD和DB之外，SPD Hub和溫度傳感器這兩顆芯片對于整個模組的性能提升至關重要。這兩顆芯片是服務器級DDR5模組實現(xiàn)電力輸送、系統(tǒng)管理和遙測技術的關鍵，進而也將影響到服務器的整體設計和性能改善。

下圖是一個非常典型的雙插槽服務器設計，每個插口都有一組DIMMs和PCIe插槽，可以填充SSD、網卡、加速器等。另外有一個底板管理控制器，可以通過各種接口與主板的所有組件進行通信。此外還有一系列的風扇來管理散熱和溫度。

系統(tǒng)總線在服務器初始化時被大量使用，以發(fā)現(xiàn)接入的DIMMs，并執(zhí)行早期的內存通道校準。DDR5將系統(tǒng)總線從DDR4的I2C升級到了I3C，從而實現(xiàn)了運行頻率從1MHz到10MHz的十倍提升。為了支持這種更高的速率，就需要支持I3C接口的SPD Hub進行通信。

SPD Hub將總線隔離到控制器一側的單個DIMM，與主機進行通信。在目標端點，SPD Hub可以與模塊上其他具有I3C接口的芯片（RCD、PMIC和獨立的熱傳感器等）進行通信。除了減少初始化時間，總線速度的提高也將支持更高的輪詢率和實時控制。該SPD Hub還包括串行存在檢測集線器，存儲了DIMM的非易失性配置信息，并具備熱傳感器。

相比消費級的DDR5內存條，服務器級的DDR5模組對于溫度控制的要求更高，因此TS必不可少。每個RDIMM的兩端各布置了一個TS，通過I3C與SPD Hub進行通信。兩端的TS與SPD Hub中的內置溫度傳感器一起，實現(xiàn)了RDIMM上三個空間點的溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)，多個DIMMS一起就提供了服務器中大量的溫度情況信息。服務器/CPU能夠使用該功能管理風扇速度/噪聲以及DRAM刷新率來提高性能或保留時間，并且可以作為限制帶寬的“最后一招”，可以選擇節(jié)流帶寬，以減少熱量。

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DDR5 DIMM芯片組：加速內存產品上市

由于DDR5設計規(guī)范上的巨大變化，設計DIMM內存的難度比DDR4要更高一些。John Eble表示，由于高的數(shù)據(jù)傳輸效率所帶來的復雜性的進一步提高，所以對于整體的熱管理，還有包括信號完整性的管理提出了新的要求。

因此在DDR5時代，提供包含RCD、DB、SPD Hub和TS在內的更完整的DIMM芯片組，就變得非常必要。這種芯片組可以降低客戶的設計、開發(fā)和驗證門檻，幫助加速實現(xiàn)產品上市。

Rambus在信號完整性、接口IP方面，有著非常深厚的技術積累，這是其技術護城河之一。在其DDR5 的成功的RCD和DB產品之后，新加入的SPD Hub和溫度傳感器作為內存模塊上非常關鍵的兩個部件，能夠幫助實現(xiàn)服務器或PC當中具體的系統(tǒng)配置的感知，反饋之后從而實現(xiàn)更好的整體系統(tǒng)優(yōu)化。

據(jù)John Eble介紹，新的更為完整的DDR5 DIMM芯片組，可以提供兩大優(yōu)勢。第一是能夠實現(xiàn)更好的、更有效率的內部驗證的過程。不論是芯片送去生產之前，以及在拿回生產芯片之后，DIMM芯片組的芯片都可以整合在一起，能夠實現(xiàn)更好的質量的校驗，確保整個芯片達到之前所設計的質量標準或速率的標準。

第二個主要優(yōu)勢是提供了更好的客戶體驗和一站式的質量追溯。新SPD Hub和溫度傳感器發(fā)布，讓Rambus成為一個對客戶來說更重要和更有意義的供應商?？蛻裟玫紻DR5的相關芯片之后，可以自己進行模組的整合。如果使用中間或后期有一些相關問題，只需找到Rambus一家，即可幫助他們解決所有出現(xiàn)的問題，這帶來了更好的用戶體驗，客戶的產品后期出現(xiàn)問題也可以實現(xiàn)一站式追溯。

John Eble表示，內存接口芯片本身是為了解決主機內存控制器和DIMMs之間的信號完整性問題。Rambus在整個數(shù)據(jù)信號完整性、電源完整性和功率完整性方面，有超過30多年豐富的經驗，可以給到客戶非常多的價值。為降低客戶的設計復雜度，提升可靠性和成功率，Rambus的在模組設計和系統(tǒng)設計方面已經實現(xiàn)了早期的系統(tǒng)驗證，以確保這些設計留出余量。

此外，Rambus還和CPU廠商保持著非常密切的合作，完成了大量的早期工作。例如在CPU廠商的參考平臺上進行模擬和驗證工作，通過CPU廠商與生態(tài)系統(tǒng)分享DDR5 DIMM的設計。

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總結

DDR5正處于爬升階段，面臨著巨大的市場機遇，生態(tài)內更需要一個可靠、高性能的DDR5 DIMM芯片組，來幫助內存廠商加速DDR5 DIMM產品上市。

和先進DRAM產品在市場的滲透步伐一致，Rambus的發(fā)展策略也是先關注數(shù)據(jù)中心的各項應用，開發(fā)出一系列領先的解決方案，然后逐步向更廣泛的市場去推廣。

Rambus大中華區(qū)總經理蘇雷表示，作為行業(yè)領先的DDR5 RCD接口芯片的補充，新推出SPD Hub和溫度傳感器兩款芯片產品使得Rambus不但在服務器內存模塊市場拓展了產品組合，也為Rambus在消費級內存模塊市場開辟了一個新的機遇。

審核編輯 ：李倩