DDR je standardní typ paměti RAM používaný ve všech moderních počítačích. Je to zkratka pro Double Data Rate, která vychází ze skutečnosti, že přenáší data jak o vzestupu, tak o poklesu hodinového signálu. Jedním z významných vylepšení oproti generacím DDR RAM byla energetická účinnost. S DDR1 využívající 2,5 nebo 2,6 V, DDR2 s 1,8 V, DDR3 s 1,5 nebo 1,35 V, DDR4 s 1,2 nebo 1,05 V a DDR5 = který se právě stává komerčně dostupným – s 1,1 V.
I když to nezní moc, může to vážně ovlivnit výdrž baterie bateriově napájených zařízení. Aby se prodloužila životnost baterií, byla standardizována nízkoenergetická varianta DDR, LPDDR.
Různé standardy
LPDDR neboli Low Power Double Data Rate Memory může znít jako méně výkonná verze standardu DDR. Existují však významnější změny a generace nejsou přímo srovnatelné. Přestože jsou standardy standardizovány stejnou skupinou, JEDEC, samotné standardy jsou vyvíjeny nezávisle. Například standard LPDDR5 byl vydán před standardem DDR5 a standard LPDDR4X překonal přenosové rychlosti dostupné ve standardu DDR.
Standardy LPDDR byly pečlivě navrženy tak, aby fungovaly při nižších napětích a nabízely funkce vyladěné podle současných a předpokládaných budoucích potřeb mobilních počítačů. LPDDR se primárně používá v zařízeních s nízkou spotřebou, jako jsou mobilní telefony, tablety a některé notebooky.
LPDDR tedy musí nabízet schopný výkon a také sníženou spotřebu energie. Jedním z významných rozdílů mezi DDR a LPDDR je, že DDR používá pevnou 64bitovou sběrnici. LPDDR také nabízí možnosti 32bitové nebo 16bitové sběrnice pro případy použití s nižšími požadavky.
LPDDR1
LPDDR zpětně označované jako LPDDR1 neprovedlo velké změny oproti standardu DDR1. Hlavním rozdílem bylo snížení napětí z 2,5 na 1,8 voltu. Tím se snížila provozní teplota modulů DRAM, které pak potřebovaly méně časté obnovování, což pomohlo dále snížit spotřebu energie. Mezi další změny patřila možnost obnovit část pole a režim „hlubokého vypnutí“, který v podstatě vymazal paměť.
Dvě I/O takty byly standardizovány, 200 MHz a 266,7 MHz v LPDDR1E. To umožnilo rychlost přenosu dat 400 MT nebo 533,3 MT s velikostí předběžného načtení 2 n. Rychlost 266,7 MHz je ve skutečnosti rychlejší, než byla kdy standardizována v DDR1. To je způsobeno především vylepšeními v mikroelektronice.
LPDDR2
Standardizováno v roce 2009, LPDDR2 běžel na 1,2 V nebo 1,8 V ve verzi LPDDR2E. Běžel s dvojnásobnou rychlostí I/O než LPDDR1 s frekvencí 400 MHz nebo 533,3 MHz. Opět umožňuje dvojnásobnou přenosovou rychlost 800 MT, respektive 1067 MT, s velikostí předběžného načtení 4n. Tyto statistiky jej přibližují dvěma nejrychlejším standardním rychlostem DDR2. LPDDR2 hlavně přidává další možnosti částečného obnovení mimo snížení napětí.
LPDDR3
V roce 2012 JEDEC standardizoval LPDDR3. Hlavní změnou bylo zdvojnásobení velikosti prefetch na 8n, což umožnilo zdvojnásobit I/O taktovací frekvenci a přenosovou rychlost při stejných 1,2 nebo 1,8 V jako LPDDR2. Rychlost přenosu dat vzrostla na 1 600 MT nebo 2 133 MT pro variantu LPDDR3E a nabízí srovnatelný výkon s DDR3, což byl v té době ještě standard pro PC paměti.
LPDDR4
DDR4 a LPDDR4 byly standardizovány v roce 2014. Oba dosáhly vrcholu přenosovou rychlostí 3200 MT, ačkoli standard LPDDR4 byl později rozšířen na LPDDR4X, který nabízel bezkonkurenční přenosové rychlosti 4267 MT. Standard LPDDR4 umožňoval provoz při 1,1 nebo 1,8 voltu, zatímco standard LPDDR4X přidal ještě nižší stav napájení 0,6 voltu. LPDDR4 provedl významné změny, včetně zdvojnásobení velikosti prefetch a změny I/O sběrnice z jedné 32bitové sběrnice na dvojici 16bitových sběrnic.
LPDDR5
V roce 2019 byl LPDDR5 standardizován rok před standardem DDR5. Běží při nižším napětí, 0,5 voltu, 1,05 voltu nebo 1,8 voltu, pro další zlepšení využití energie. Zachovává stejnou velikost předběžného načtení jako LPDDR4 16n, ale zdvojnásobuje přenosovou rychlost na 6400 Mts. Standard byl později v roce 2021 doplněn o LPDDR5X, který přidal přenosovou rychlost 8533MTs, čímž překonal standard DDR5. Očekává se, že paměť LPDDR5X se poprvé objeví v mobilních produktech v roce 2023.
Závěry
LPDDR je řada paměťových standardů pro RAM navržená pro použití v prostředích s omezenou energií. Často se vyskytuje v chytrých telefonech, tabletech a některých noteboocích. I když jsou standardy založeny na standardech DDR, jsou odlišné a ne vždy provádějí stejné změny ve stejné generaci. Například DDR4 zdvojnásobil přenosové rychlosti zdvojnásobením rychlosti vnitřní paměti, zatímco standard LPDDR4 zdvojnásobil velikost předběžného načtení. Tyto změny byly invertovány se standardy DDR5 a LPDDR5.
Nejvýznamnějším rozdílem je, že LPDDR je standardizováno pro provoz při nižších napětích, až 0,5 voltu. Zajímavé je, že také podporuje provoz na 1,8 voltu, což je více než 1,1 voltový standard napájení DDR5. Není však jasné, do jaké míry se tato část standardu LPDDR používá. Další změny byly provedeny ve standardech LPDDR navržených tak, aby dále snížily požadavky na napájení, včetně mnoha vylepšení procesu obnovy.
Standardy LPDDR jsou obecně vyvíjeny rychleji než standardy DDR. Tento proces byl způsoben tím, že LPDDR začal vývoj později. Nyní však pokročil nad rámec standardu DDR5. Není jasné, ale nepravděpodobné, že dokáže udržet toto tempo rozvoje. Nebo pokud bude omezena na standardní vývojové tempo DDR, protože to je současná hrana paměťové technologie.