DDR is het standaard type RAM dat in alle moderne computers wordt gebruikt. Het staat voor Double Data Rate, wat voortkomt uit het feit dat het gegevens over zowel de opkomst als de daling van het kloksignaal overdraagt. Een van de belangrijke verbeteringen gedurende de generaties van DDR RAM was de energie-efficiëntie. Met DDR1 met 2,5 of 2,6 volt, DDR2 met 1,8 volt, DDR3 met 1,5 of 1,35 volt, DDR4 met 1,2 of 1,05 volt en DDR5 = die net in de handel verkrijgbaar is - met 1,1 volt.
Hoewel dit niet veel klinkt, kan het de levensduur van de batterij van apparaten op batterijen ernstig beïnvloeden. Om de levensduur van de batterij te verlengen, werd een energiezuinige variant van DDR gestandaardiseerd, LPDDR.
Verschillende normen
LPDDR, of Low Power Double Data Rate Memory, klinkt misschien als een versie met een lager vermogen van de DDR-standaard. Er zijn echter meer significante veranderingen en de generaties zijn niet direct vergelijkbaar. Ondanks dat ze gestandaardiseerd zijn door dezelfde groep, JEDEC, zijn de standaarden zelf onafhankelijk ontwikkeld. De LPDDR5-standaard is bijvoorbeeld uitgebracht vóór de DDR5-standaard en de LPDDR4X-standaard overschreed de overdrachtssnelheden die beschikbaar zijn in de DDR-standaard.
De LPDDR-standaarden zijn zorgvuldig ontworpen om te werken bij lagere spanningen en om functies te bieden die zijn afgestemd op de huidige en voorspelde toekomstige behoeften van mobiel computergebruik. LPDDR wordt voornamelijk gebruikt in apparaten met een laag vermogen, zoals mobiele telefoons, tablets en sommige laptops.
Dus LPDDR moet zowel capabele prestaties als een lager stroomverbruik bieden. Een van de significante verschillen tussen DDR en LPDDR is dat DDR een vaste 64-bits bus gebruikt. LPDDR biedt ook 32-bits of 16-bits busopties voor gebruikssituaties met lagere vereisten.
LPDDR1
LPDDR, met terugwerkende kracht LPDDR1 genoemd, heeft geen enorme wijzigingen aangebracht ten opzichte van de DDR1-standaard. Het belangrijkste verschil was de verlaging van de spanning van 2,5 naar 1,8 volt. Dit verlaagde de bedrijfstemperatuur van de DRAM-modules, die vervolgens minder vaak ververst hoefden te worden, wat hielp om het stroomverbruik verder te verminderen. Andere veranderingen waren de mogelijkheid om een deel van de array te vernieuwen en een "deep power down" -modus die in wezen het geheugen wist.
Twee I/O-kloksnelheden waren gestandaardiseerd, 200 MHz en 266,7 MHz in LPDDR1E. Dit zorgde voor een gegevensoverdrachtsnelheid van 400MTs of 533.3MTs met een prefetch-grootte van 2n. De 266,7 MHz-snelheid is eigenlijk sneller dan ooit gestandaardiseerd in DDR1. Dit komt vooral door de verbeteringen in de micro-elektronica.
LPDDR2
Gestandaardiseerd in 2009, LPDDR2 liep op 1,2 V of 1,8 V in de LPDDR2E-versie. Het liep op het dubbele van de I/O-kloksnelheid van LPDDR1 met 400 MHz of 533,3 MHz. Opnieuw rekening houdend met een dubbele overdrachtssnelheid van respectievelijk 800MT's of 1067MT's, met een prefetch-grootte van 4n. Deze statistieken brengen het in lijn met de snelste twee standaard DDR2-snelheden. LPDDR2 voegt voornamelijk extra gedeeltelijke verversingsopties toe buiten de spanningsverlaging.
LPDDR3
In 2012 heeft JEDEC LPDDR3 gestandaardiseerd. De belangrijkste verandering hier was het verdubbelen van de prefetch-grootte naar 8n, waardoor de I/O-kloksnelheid en overdrachtssnelheid konden verdubbelen terwijl ze op dezelfde 1,2 of 1,8 volt werkten als LPDDR2. De gegevensoverdrachtsnelheden stegen tot 1600MT's of 2133MT's voor de LPDDR3E-variant, die vergelijkbare prestaties bood als DDR3, wat op dat moment nog steeds de standaard was voor pc-geheugen.
LPDDR4
DDR4 en LPDDR4 zijn beide gestandaardiseerd in 2014. Beide piekten op een overdrachtssnelheid van 3200MTs, hoewel de LPDDR4-standaard later werd uitgebreid tot LPDDR4X, die ongeëvenaarde overdrachtssnelheden van 4267MTs bood. De LPDDR4-standaard stond werking op 1,1 of 1,8 volt toe, terwijl de LPDDR4X-standaard een nog lagere vermogenstoestand van 0,6 volt toevoegde. LPDDR4 heeft belangrijke wijzigingen aangebracht, waaronder het verdubbelen van de prefetch-grootte en het veranderen van de I/O-bus van een enkele 32-bits bus naar een paar 16-bits bussen.
LPDDR5
In 2019 werd LPDDR5 een jaar eerder gestandaardiseerd dan de DDR5-standaard. Het werkt op lagere spanningen, 0,5 volt, 1,05 volt of 1,8 volt, voor een verder verbeterd stroomverbruik. Het behoudt dezelfde prefetch-grootte als LPDDR4 van 16n, maar verdubbelt de overdrachtssnelheid tot 6400Mts. De standaard werd later in 2021 gewijzigd met LPDDR5X, die een overdrachtssnelheid van 8533MTs toevoegde, waarmee de DDR5-standaard werd overschreden. LPDDR5X-geheugen zal naar verwachting in 2023 voor het eerst in mobiele producten verschijnen.
conclusies
LPDDR is een reeks geheugenstandaarden voor RAM die is ontworpen voor gebruik in omgevingen met beperkte energie. Het is vaak te vinden op smartphones, tablets en sommige laptops. Hoewel de standaarden gebaseerd zijn op de DDR-standaarden, zijn ze verschillend en brengen ze niet altijd dezelfde wijzigingen aan in dezelfde generatie. DDR4 verdubbelde bijvoorbeeld de overdrachtssnelheden door de kloksnelheid van het interne geheugen te verdubbelen, terwijl de LPDDR4-standaard de prefetch-grootte verdubbelde. Deze veranderingen werden omgekeerd met de DDR5- en LPDDR5-standaarden.
Het belangrijkste verschil is dat LPDDR is gestandaardiseerd om op lagere spanningen te werken, zo laag als 0,5 volt. Interessant is dat het ook werkt op 1,8 volt, wat hoger is dan de 1,1-volt voedingsstandaard van DDR5. Het is echter onduidelijk hoeveel dit deel van de LPDDR-standaard wordt gebruikt. Er zijn andere wijzigingen aangebracht in de LPDDR-normen die zijn ontworpen om de stroomvereisten verder te verminderen, waaronder talrijke verbeteringen aan het verversingsproces.
LPDDR-standaarden worden over het algemeen sneller ontwikkeld dan DDR-standaarden. Dit proces werd veroorzaakt doordat LPDDR later met de ontwikkeling begon. Het is nu echter verder gegaan dan de DDR5-standaard. Het is onduidelijk maar onwaarschijnlijk dat het dit ontwikkelingstempo kan vasthouden. Of als het wordt beperkt tot het standaard ontwikkelingstempo van DDR, aangezien dit de huidige bloeding van geheugentechnologie is.