DDR er standardtypen RAM, der bruges i alle moderne computere. Det står for Double Data Rate, som kommer af, at det overfører data på både stigning og fald af ursignalet. En af de væsentlige forbedringer i løbet af generationerne af DDR RAM har været strømeffektiviteten. Med DDR1, der bruger 2,5 eller 2,6 volt, DDR2 bruger 1,8 volt, DDR3 bruger 1,5 eller 1,35 volt, DDR4 bruger 1,2 eller 1,05 volt, og DDR5 = som lige er ved at blive kommercielt tilgængelig – ved hjælp af 1,1 volt.
Selvom dette ikke lyder af meget, kan det i høj grad påvirke batterilevetiden for batteridrevne enheder. For at hjælpe med at forlænge batterilevetiden blev en laveffektvariant af DDR standardiseret, LPDDR.
Forskellige standarder
LPDDR, eller Low Power Double Data Rate Memory, kan lyde som en version med lavere effekt af DDR-standarden. Der er dog mere markante ændringer, og generationerne er ikke direkte sammenlignelige. På trods af at de er standardiseret af den samme gruppe, JEDEC, udvikles selve standarderne uafhængigt. For eksempel blev LPDDR5-standarden udgivet før DDR5-standarden, og LPDDR4X-standarden oversteg de tilgængelige overførselshastigheder i DDR-standarden.
LPDDR-standarderne er omhyggeligt designet til at fungere ved lavere spændinger og til at tilbyde funktioner, der er tilpasset de nuværende og forudsagte fremtidige behov for mobil databehandling. LPDDR bruges primært i enheder med lav effekt, såsom mobiltelefoner, tablets og nogle bærbare computere.
Så LPDDR skal tilbyde dygtig ydeevne samt reduceret strømforbrug. En af de væsentlige forskelle mellem DDR og LPDDR er, at DDR bruger en fast 64-bit bus. LPDDR tilbyder også 32-bit eller 16-bit busmuligheder til brugstilfælde med lavere krav.
LPDDR1
LPDDR med tilbagevirkende kraft omtalt som LPDDR1, lavede ikke store ændringer fra DDR1-standarden. Den største forskel var reduktionen af spændingen fra 2,5 til 1,8 volt. Dette reducerede driftstemperaturen på DRAM-modulerne, som derefter behøvede mindre hyppig opfriskning, hvilket hjalp med at reducere strømforbruget yderligere. Andre ændringer omfattede muligheden for at opdatere en del af arrayet og en "dyb nedlukning"-tilstand, der i det væsentlige slettede hukommelsen.
To I/O-clockhastigheder blev standardiseret, 200MHz og 266,7MHz i LPDDR1E. Dette muliggjorde en dataoverførselshastighed på 400MTs eller 533.3MTs med en forhåndshentningsstørrelse på 2n. 266,7 MHz-hastigheden er faktisk hurtigere end nogensinde standardiseret i DDR1. Dette skyldes primært forbedringerne inden for mikroelektronik.
LPDDR2
Standardiseret i 2009 kørte LPDDR2 ved 1,2V eller 1,8V i LPDDR2E-versionen. Den kørte ved dobbelt I/O-clockhastighed af LPDDR1 med 400MHz eller 533,3MHz. Igen giver mulighed for dobbelt overførselshastighed på henholdsvis 800MTs eller 1067MTs, med en forhåndshentningsstørrelse på 4n. Disse statistikker bringer det på linje med de hurtigste to standard DDR2-hastigheder. LPDDR2 tilføjer hovedsageligt yderligere delvise opdateringsmuligheder uden for spændingsreduktionen.
LPDDR3
I 2012 standardiserede JEDEC LPDDR3. Den vigtigste ændring her var at fordoble præfetch-størrelsen til 8n, hvilket gjorde det muligt for I/O-clock-hastigheden og overførselshastigheden at fordobles, mens den kørte på de samme 1,2 eller 1,8 volt som LPDDR2. Dataoverførselshastighederne steg til 1600MTs eller 2133MTs for LPDDR3E-varianten, hvilket tilbyder sammenlignelig ydeevne med DDR3, som stadig var standarden for pc-hukommelse på det tidspunkt.
LPDDR4
DDR4 og LPDDR4 blev begge standardiseret i 2014. Begge toppede med en overførselshastighed på 3200MTs, selvom LPDDR4-standarden senere blev udvidet til LPDDR4X, som tilbød uovertrufne 4267MTs overførselshastigheder. LPDDR4-standarden tillod drift ved 1,1 eller 1,8 volt, mens LPDDR4X-standarden tilføjede en endnu lavere strømtilstand på 0,6 volt. LPDDR4 lavede betydelige ændringer, herunder fordobling af forhåndshentningsstørrelsen og ændring af I/O-bussen fra en enkelt 32-bit bus til et par 16-bit busser.
LPDDR5
I 2019 blev LPDDR5 standardiseret et år før DDR5-standarden. Den kører ved lavere spændinger, 0,5 volt, 1,05 volt eller 1,8 volt, for yderligere forbedret strømforbrug. Den beholder den samme forhåndshentningsstørrelse som LPDDR4 på 16n, men fordobler overførselshastigheden til 6400Mts. Standarden blev senere ændret i 2021 med LPDDR5X, som tilføjede en 8533MTs overførselshastighed, der oversteg DDR5-standarden. LPDDR5X-hukommelse forventes først at blive vist i mobilprodukter i 2023.
Konklusioner
LPDDR er en række hukommelsesstandarder for RAM designet til brug i miljøer med begrænset strøm. Det kan ofte findes i smartphones, tablets og nogle bærbare computere. Selvom standarderne er baseret på DDR-standarderne, er de forskellige og laver ikke altid de samme ændringer i samme generation. For eksempel fordoblede DDR4 overførselshastighederne ved at fordoble den interne hukommelses clockhastighed, mens LPDDR4-standarden fordoblede forhåndshentningsstørrelsen. Disse ændringer blev omvendt med DDR5- og LPDDR5-standarderne.
Den væsentligste forskel er, at LPDDR er standardiseret til at køre ved lavere spændinger, helt ned til 0,5 volt. Interessant nok understøtter den også drift ved 1,8 volt, hvilket er højere end 1,1 volt strømstandarden for DDR5. Det er dog uklart, hvor meget denne del af LPDDR-standarden bruges. Der er foretaget andre ændringer i LPDDR-standarderne designet til at reducere strømkravene yderligere, herunder adskillige forbedringer af opdateringsprocessen.
LPDDR-standarder udvikles generelt hurtigere end DDR-standarder. Denne proces blev forårsaget, fordi LPDDR startede udviklingen senere. Det er dog nu gået videre end DDR5-standarden. Det er uklart, men usandsynligt, at det kan opretholde dette udviklingstempo. Eller hvis det vil være begrænset til DDR-standardudviklingshastigheden, da dette er den nuværende blødende kant af hukommelsesteknologi.