DDR er standardtypen RAM som brukes i alle moderne datamaskiner. Det står for Double Data Rate, som kommer av at den overfører data på både stigning og fall av klokkesignalet. En av de betydelige forbedringene i løpet av generasjonene med DDR RAM har vært strømeffektivitet. Med DDR1 som bruker 2,5 eller 2,6 volt, DDR2 bruker 1,8 volt, DDR3 bruker 1,5 eller 1,35 volt, DDR4 bruker 1,2 eller 1,05 volt, og DDR5 = som akkurat blir kommersielt tilgjengelig – bruker 1,1 volt.
Selv om dette ikke høres mye ut, kan det påvirke batterilevetiden til batteridrevne enheter alvorlig. For å bidra til å forlenge batterilevetiden ble en lavstrømsvariant av DDR standardisert, LPDDR.
Ulike standarder
LPDDR, eller Low Power Double Data Rate Memory, kan høres ut som en versjon med lavere effekt av DDR-standarden. Det finnes imidlertid mer betydelige endringer, og generasjonene er ikke direkte sammenlignbare. Til tross for at de er standardisert av samme gruppe, JEDEC, er selve standardene utviklet uavhengig. For eksempel ble LPDDR5-standarden utgitt før DDR5-standarden, og LPDDR4X-standarden overskred overføringshastighetene som var tilgjengelige i DDR-standarden.
LPDDR-standardene er omhyggelig utformet for å fungere ved lavere spenninger og for å tilby funksjoner tilpasset de nåværende og forutsagte fremtidige behovene til mobil databehandling. LPDDR brukes først og fremst i enheter med lite strøm som mobiltelefoner, nettbrett og enkelte bærbare datamaskiner.
Så LPDDR må tilby dyktig ytelse samt redusert strømforbruk. En av de betydelige forskjellene mellom DDR og LPDDR er at DDR bruker en fast 64-bits buss. LPDDR tilbyr også 32-bits eller 16-bits bussalternativer for brukstilfeller med lavere krav.
LPDDR1
LPDDR med tilbakevirkende kraft referert til som LPDDR1, gjorde ikke store endringer fra DDR1-standarden. Hovedforskjellen var reduksjonen i spenning fra 2,5 til 1,8 volt. Dette reduserte driftstemperaturen til DRAM-modulene, som da trengte sjeldnere oppfriskning, noe som bidro til å redusere strømforbruket ytterligere. Andre endringer inkluderte muligheten til å oppdatere en del av arrayet og en "deep power down"-modus som i hovedsak tørket minnet.
To I/O-klokkehastigheter ble standardisert, 200MHz og 266,7MHz i LPDDR1E. Dette tillot en dataoverføringshastighet på 400MTs eller 533.3MTs med en forhåndshentingsstørrelse på 2n. 266,7 MHz-hastigheten er faktisk raskere enn noen gang ble standardisert i DDR1. Dette skyldes først og fremst forbedringene innen mikroelektronikk.
LPDDR2
Standardisert i 2009, kjørte LPDDR2 på 1,2V eller 1,8V i LPDDR2E-versjonen. Den kjørte med dobbel I/O-klokkehastighet av LPDDR1 med 400MHz eller 533,3MHz. Igjen gir det mulighet for dobbel overføringshastighet på henholdsvis 800MTs eller 1067MTs, med en forhåndshentingsstørrelse på 4n. Denne statistikken bringer den i tråd med de to raskeste standard DDR2-hastighetene. LPDDR2 legger hovedsakelig til ytterligere delvise oppdateringsalternativer utenom spenningsreduksjonen.
LPDDR3
I 2012 standardiserte JEDEC LPDDR3. Hovedendringen her var å doble forhåndshentingsstørrelsen til 8n, noe som gjorde at I/O-klokkefrekvensen og overføringshastigheten ble doblet mens den kjørte på samme 1,2 eller 1,8 volt som LPDDR2. Dataoverføringshastighetene steg til 1600MTs eller 2133MTs for LPDDR3E-varianten, og tilbyr sammenlignbar ytelse med DDR3, som fortsatt var standarden for PC-minne på den tiden.
LPDDR4
DDR4 og LPDDR4 ble begge standardisert i 2014. Begge nådde en topp på 3200MTs overføringshastighet, selv om LPDDR4-standarden senere ble utvidet til LPDDR4X, som tilbød uovertruffen 4267MTs overføringshastigheter. LPDDR4-standarden tillot drift ved 1,1 eller 1,8 volt, mens LPDDR4X-standarden la til en enda lavere strømtilstand på 0,6 volt. LPDDR4 gjorde betydelige endringer, inkludert dobling av forhåndshentingsstørrelsen og endring av I/O-bussen fra en enkelt 32-bits buss til et par 16-bits busser.
LPDDR5
I 2019 ble LPDDR5 standardisert et år før DDR5-standarden. Den kjører med lavere spenninger, 0,5 volt, 1,05 volt eller 1,8 volt, for ytterligere forbedret strømforbruk. Den beholder samme forhåndshentingsstørrelse som LPDDR4 på 16n, men dobler overføringshastigheten til 6400Mts. Standarden ble senere endret i 2021 med LPDDR5X, som la til en 8533MTs overføringshastighet, som oversteg DDR5-standarden. LPDDR5X-minne forventes først å vises i mobile produkter i 2023.
Konklusjoner
LPDDR er en serie minnestandarder for RAM designet for bruk i miljøer med begrenset strøm. Det kan ofte finnes på smarttelefoner, nettbrett og noen bærbare datamaskiner. Mens standardene er basert på DDR-standardene, er de forskjellige og gjør ikke alltid de samme endringene i samme generasjon. For eksempel doblet DDR4 overføringshastighetene ved å doble klokkehastigheten i internminnet, mens LPDDR4-standarden doblet forhåndshentingsstørrelsen. Disse endringene ble invertert med DDR5- og LPDDR5-standardene.
Den viktigste forskjellen er at LPDDR er standardisert til å kjøre ved lavere spenninger, så lave som 0,5 volt. Interessant nok støtter den også drift ved 1,8 volt, som er høyere enn 1,1-volts strømstandard til DDR5. Det er imidlertid uklart hvor mye denne delen av LPDDR-standarden brukes. Andre endringer er gjort i LPDDR-standardene designet for å redusere strømkravene ytterligere, inkludert en rekke forbedringer av oppdateringsprosessen.
LPDDR-standarder utvikles generelt raskere enn DDR-standarder. Denne prosessen ble forårsaket fordi LPDDR startet utviklingen senere. Imidlertid har den nå avansert utover DDR5-standarden. Det er uklart, men usannsynlig at den kan opprettholde dette utviklingstakten. Eller om det vil være begrenset til DDR-standard utviklingstakt, da dette er den nåværende blødende kanten av minneteknologi.