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芯科普 | 一文讀懂存儲主流配置LPDDR

KOWIN康盈半導體 ? 來源:未知 ? 2023-06-22 08:40 ? 次閱讀

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LPDDR是什么?

LPDDR(Low Power Double Data Rate SDRAM)低功耗雙倍速率動態隨機存取存儲器,是DDR SDRAM的一種,是JEDEC固態技術協會(JEDEC Solid State Technology Association)面向低功耗內存而制定的通信標準,以低功耗著稱,主要針對于移動端電子產品。相比于DDR來說,LPDDR最大的特點就是功耗更低。

LPDDR也分為MDDR、LPDDR2、LPDDR3、LPDDR4、LPDDR4X、LPDDR5和LPDDR5X,和DDR一樣,數據處理速度和節能性隨著代數的增加而提高。

LPDDR2

第二代低功耗內存技術LPDDR2的標準規范于2010年12月由JEDEC固態技術協會正式發布。LPDDR2的標準規范在移動產品中實現更高的內存性能、更低的功耗和SDRAMNVM接口兼容性。接口電壓1.2V,工作頻率范圍從100MHz到533MHz。

LPDDR3

第三代低功耗內存技術LPDDR3的標準規范于2012年5月由JEDEC固態技術協會正式發布。

LPDDR3的標準規范可提供更高的數據速率、改進的帶寬和電源效率以及更高的內存密度。LPDDR3支持PoP堆疊封裝和獨立封裝,以滿足不同類型移動設備的需要。

LPDDR3重點加入了新技術,增加新功能實現了1600Mbps的數據速率,包括Write-Levelingand CATraining,On Die Termination (ODT) 和Low I/O capacitance。

Write-Leveling and CA Training(寫入均衡與指令地址調馴):可讓內存控制器補償信號偏差,確保內存運行于業內最快輸入總線速度的同時,維持數據輸入設定、指令與地址輸入時序均滿足需求。

On Die Termination(片內終結器/ODT):可選技術,為LPDDR3數據平面增加一個輕量級終結器,改進高速信號傳輸,并盡可能降低對功耗、系統操作和針腳計數的影響。

LPDDR4

由于輸入/輸出接口數據傳輸速度最高可達3200Mbps,是通常使用的DDR3DRAM的兩倍,8GbLPDDR4內存可以支持超高清影像的拍攝和播放,并能持續拍攝2000萬像素的高清照片。

與LPDDR3內存芯片相比,LPDDR4的運行電壓降為1.1伏,堪稱適用于大屏幕智能手機平板電腦、高性能網絡系統的最低功耗存儲解決方案。以2GB內存封裝為例,比起基于4Gb LPDDR3芯片的2GB內存封裝,基于8Gb LPDDR4芯片的2GB內存封裝因運行電壓的降低和處理速度的提升,最大可節省40%的耗電量。若輸入/輸出信號傳輸采用低電壓擺幅終端邏輯(LVSTL, Low Voltage Swing Terminated Logic),不僅進一步降低了LPDDR4芯片的耗電量,并使芯片能在低電壓下進行高頻率運轉,實現了電源使用效率的最優化。

LPDDR4X

LPDDR4X并非是LPDDR4的下一代版本內存,可以看作是LPDDR4的省電優化版本。相比于LPDDR4,LPDDR4X優化了內存的功耗,將 I/O 電壓降低了 50% (1.12 V至 0.61v),提高了內存速度。在大容量加持下,存儲速度上更具有優勢,在運行超大游戲,或是錄制4K視頻的時候作用非常明顯,功耗更低,運行更快也更省電。

LPDDR5

2019年2月20日,JEDEC(固態存儲協會)正式發布了JESD209-5,即Low Power Double Data Rate 5 (LPDDR5)全新低功耗內存標準。

相較于2014年發布的第一代LPDDR4標準,LPDDR5的I/O速度從3200Mbps翻番提升到6400Mbps,與LPDDR4X的4266Mbps相比也快了近30%。

如果匹配高端智能常見的64bit bus,每秒可以傳送51.2GB數據;要是PC的128bit BUS,每秒破100GB無壓力。

固態協會認為,LPDDR5有望對下一代便攜電子設備(手機、平板)的性能產生巨大提升,為了實現這一改進,標準對LPDDR5體系結構進行了重新設計,轉向最高16 Banks可編程和多時鐘體系結構。

同時,還引入了數據復制(Data-Copy)和寫X(Write-X)兩個減少數據傳輸操作的命令來降低整體系統功耗,前者可以將單個陣腳的數據直接復制到其它針腳,后者則減少了SoC和RAM傳遞數據時的耗電。

另外,LPDDR5還引入了鏈路ECC糾錯,信號電壓250mV,LPDDR5的電壓和LPDDR4X一樣是1.1V,不過閑置狀態下電流將降低40%,可大幅降低功耗。

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LPDDR應用在哪里?

LPDDR主要應用于智能手機、平板電腦、超輕薄型電腦、智能穿戴等,隨著LPDDR技術升級迭代和人工智能物聯網等技術的發展,LPDDR也將應用于更多新的領域,如智能后視鏡、VR、商顯、POS機、智能家居等。

KOWIN LPDDR移動終端隨芯小精靈產品參數

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往期存儲知識回顧:

芯科普 | 一文了解存儲主流配置nMCP

芯科普 | 一文了解存儲主流配置ePOP

芯科普 | 一文了解存儲主流配置eMCP

存儲主流配置之DRAM篇

存儲主流配置之eMMC篇

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