前言

在各種技術趨勢的推動下，全球數據流量正在以幾乎指數級的速度增長。例如，5G網絡正在使數十億由人工智能驅動的物聯網設備擺脫有線網絡的束縛，而人工智能/ML對巨大數據集的貪婪欲望正以每年10倍的速度飛速增長。用于娛樂和商業應用的數據密集型視頻流繼續加速，隨著游戲和電子競技的普及，全球有近10億玩家，對4K圖形的需求不斷增加。此外，不斷發展的ADAS系統為復雜的自動駕駛車輛提供動力，增加了另一股數據洪流。

數據中心是最為直接“感受”到這些變化的地方，事實上，超大規模數據中心已經成為全球數據網絡的關鍵樞紐。應對高性能服務器、超大規模數據中心對高效內存性能日益增長的需求，2020年7月JEDEC正式發布了DDR5標準。DDR5支持更高容量的DRAM器件，使服務器和系統設計者能夠在單片封裝中使用密度高達64Gb的DRAM。與其前身DDR4相比，DDR5有許多顯著改進，有助于應對更高速度、更低電壓的信號完整性設計挑戰。

DDR5發展的核心驅動力

目前，業界普遍對DDR5的前景持樂觀態度。市場調研機構Omdia分析指出，對DDR5的市場需求將從2020年開始逐步顯現，到2022年，DDR5將占據整個DRAM市場份額的10%，2024年則將進一步擴大至43%。

Rambus 內存互連芯片業務部門產品營銷副總裁 John Eble表示，兩大需求在驅動DDR5的演進——容量和帶寬，隨著CPU的核心數量持續增加，內存容量和帶寬必須成比例地擴展，這是推動內存子系統設計的最大趨勢。

他同時指出了另外四個驅動因素，主要包括：處理器希望以高速緩存行為單位接收數據，所以內存通道上的內存請求的訪問粒度必須保持在64字節；數據和數據接口的可靠性必須與現有產品相同或更好，這意味著必須支持單錯誤校正和雙錯誤檢測（single error correction/double error detection），并有能力在任一DRAM損壞時保存數據；擴展服務器性能的關鍵挑戰是將熱量從機箱中排出，并且控制溫度的能力，為此DIMM通常需要保持在約15瓦的功率運行；最后，必須控制啟動和內存訓練的時間，以免影響預期的啟動時間。

在John Eble看來，數據中心、PC與平板電腦、邊緣計算，被視作DDR5最有希望得到廣泛普及的三大領域。并且，不同于前幾代產品的迭代都是優先應用于PC，業界普遍認為DDR5將緊隨DDR4的步伐，率先導入數據中心領域，來應對計算密集型的工作負載。

Rambus擴大DDR5內存接口芯片組合

盡管DDR5有了顯著改進，但更高的速度、更低的電壓帶來了一系列新的信號完整性設計挑戰，這也就對新一代內存接口芯片提出了新的需求。

Rambus作為業界領先的芯片和半導體IP供應商，日前宣布擴大其DDR5內存接口芯片組合，推出串行檢測集線器（SPD Hub）和溫度傳感器，為Rambus 寄存器時鐘驅動器(RCD)提供補充。SPD Hub和溫度傳感器改進了DDR5 雙列直插式內存模塊(DIMM)的系統管理和熱控制，在服務器、臺式機和筆記本電腦所需的功率范圍內能夠提供更高性能。

John Eble強調， Rambus一直專注于接口芯片的信號完整性，比如有注冊時鐘驅動器（RCD）和數據緩沖器。而最新推出的DDR5系列產品組合的兩款新芯片，是Rambus更廣泛戰略的一部分，將為Rambus成為DDR5模塊信號完整性和配套芯片最主要的供應商提供助力。

其中，SPD Hub是通往DIMM模塊的通信網關，有三大功能：首先，它包含非易失性配置信息，定義了DIMM的關鍵參數，并允許通過I3C系統管理總線進行系統層面的控制；其次，它還包括一個I3C總線雙向讀數驅動器；最后，還集成了高精度溫度傳感器。而溫度傳感器則負責在DIMM的不同位置提供高精度的溫度信息。

“以上兩款芯片都是對DDR5 RCD的補充，以提供最先進的帶寬和容量。這些芯片對于增強系統管理和熱控制至關重要，可以幫助實現高帶寬和高容量，同時優化總體擁有成本”，John Eble指出，“SPD Hub和溫度傳感器都是內存模塊上的關鍵組件，可以感知并報告用于系統配置和熱管理的重要數據。SPD Hub可用于服務器和客戶端模塊，包括RDIMM、UDIMM和SODIMM，溫度傳感器則專為服務器RDIMM設計。”

Rambus 串行檢測集線器和溫度傳感器

作為Rambus服務器和客戶端DDR5內存接口芯片組的一部分，SPD Hub和溫度傳感器與RCD相結合，能夠為DDR5計算系統提供高性能、大容量的內存解決方案。具體產品特性和優勢如下：

SPD Hub（SPD5118）的主要特性包括：支持I2C和I3C總線串行接口；先進的可靠性功能；擴展的NVM空間，滿足客戶特定應用的需求；為最快的I3C總線速率提供低延遲；集成式溫度傳感器；符合或超過所有JEDEC DDR5 SPD Hub運行要求（JESD300-5A）。

溫度傳感器（TS5110）的主要特征包括：精密的熱感應；支持I2C和I3C總線串行接口；為最快的I3C總線速率提供低延遲；符合或超過所有JEDEC DDR5溫度傳感器的運行要求（JESD302-1.01）。

當前服務器背景下，DDR5芯片的變化

當前，一種非常典型的服務器是兩插槽設計，每個插口都有一組DIMM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。最后，還有一系列的風扇來管理散熱和溫度?；谶@一背景，DDR5功能可以加強電源傳輸系統的管理和遙測，從而改善整體服務設計和性能。

首先，系統管理總線在初始化時被大量使用，以發現接入的DIMM，并執行早期的內存通道校準。在這方面，過去使用的I2C運行頻率約為1MHz，而DDR5平臺采用I3C總線，運行頻率可達10MHz。

DDR5 DIMM架構為了支持這種更高的速率，通過引入I3C 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，它可以與模塊上其他具有I3C接口的芯片進行通信，包括RCD、PMIC和獨立的熱傳感器。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。該集線器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。

再來看獨立溫度傳感器芯片，它們通過I3C接口連接到I3C集線器。這為每個DIMM提供了三個空間數據點，提供了關于服務器中溫度情況的大量信息。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”，可以選擇節流帶寬，以減少熱量。

最后，Rambus經過擴展的DDR5解決方案組合能夠提供高達5600MT/s的數據傳輸速率，并且包括串行檢測集線器和溫度傳感器。

DDR5應用前景如何？

哪些場景會看到DDR5應用？John Eble表示，由于其高性能和高帶寬的特點，適用于許多需要迫切升級內存帶寬的應用，特別是服務器市場，將會是DDR5的早期采用者?？梢灶A期幾乎所有的服務器都會逐漸采用DDR5，接下來的三個月到半年時間，將會看到更多支持DDR5的服務器處理器將會上市。

與此同時，DDR 5內存也將被廣泛應用于PC市場的消費級臺式機和筆記本電腦。他補充，不過可能因為PC市場的更新迭代不像服務器那么劇烈，并且，新的處理器不僅支持新的內存類型，而且還升級了I/O，添加新的安全和虛擬化功能，往往更復雜，因此導入速度可能也更慢。

據John Eble透露，目前在消費端，DDR5已經被用于一些高端游戲PC，未來將逐步推廣到幾乎所有PC設備。英特爾的Alder Lake已經開始發售，AMD也宣稱其DDR5解決方案的處理器約在今年秋季上市，這有望推動更多的客戶需求。根據IDC數據，預計2023年中期或后期，DDR5的出貨量將會超過DDR4。

談及在中國市場的應用前景和發展規劃，Rambus大中華區總經理蘇雷表示，中國市場分布著眾多世界知名的廠商，有服務器OEM、ODM廠商，還活躍著眾多的內存模組廠商，中國內存生態系統在全球市場扮演著非常重要的一環。Rambus非常重視中國市場，與本地的云廠商、OEM、ODM、內存廠商，都有著密切合作。

他強調，在DDR5的時代，Rambus看到了不斷增長的市場機遇。作為行業領先的Rambus DDR5 RCD接口芯片的補充，最新推出的兩款芯片產品，使得Rambus不但可以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新的機遇。Rambus去年發布了“CXL內存互連計劃”，希望引領數據中心架構進入一個新的時代。未來，Rambus會在中國市場同步推出一系列面向數據中心的產品和解決方案，致力于與本土合作伙伴實現合作發展共贏。

審核編輯 ：李倩