DDR to standardowy typ pamięci RAM używany we wszystkich nowoczesnych komputerach. Oznacza Double Data Rate, co wynika z faktu, że przesyła dane zarówno o wzroście, jak i opadnięciu sygnału zegara. Jednym ze znaczących ulepszeń w porównaniu z generacjami pamięci DDR RAM była wydajność energetyczna. Z DDR1 używającym 2,5 lub 2,6 V, DDR2 używającym 1,8 V, DDR3 używającym 1,5 lub 1,35 V, DDR4 używającym 1,2 lub 1,05 V, a DDR5 = który właśnie staje się dostępny na rynku – używając 1,1 V.
Chociaż nie brzmi to zbyt dużo, może poważnie wpłynąć na żywotność baterii urządzeń zasilanych bateryjnie. Aby wydłużyć żywotność baterii, ustandaryzowano wariant DDR o niskim poborze mocy, LPDDR.
Różne standardy
LPDDR lub Low Power Double Data Rate Memory może brzmieć jak wersja standardu DDR o mniejszej mocy. Zachodzą jednak bardziej znaczące zmiany, a pokolenia nie są bezpośrednio porównywalne. Pomimo standaryzacji przez tę samą grupę, JEDEC, same standardy są opracowywane niezależnie. Na przykład standard LPDDR5 został wydany przed standardem DDR5, a standard LPDDR4X przekroczył szybkości transferu dostępne w standardzie DDR.
Standardy LPDDR zostały starannie zaprojektowane do pracy przy niższych napięciach i oferowania funkcji dostosowanych do obecnych i przewidywanych przyszłych potrzeb komputerów przenośnych. LPDDR jest używany głównie w urządzeniach o niskim poborze mocy, takich jak telefony komórkowe, tablety i niektóre laptopy.
Tak więc LPDDR musi oferować odpowiednią wydajność, a także zmniejszone zużycie energii. Jedną z istotnych różnic między DDR i LPDDR jest to, że DDR używa stałej 64-bitowej magistrali. LPDDR oferuje również opcje magistrali 32-bitowej lub 16-bitowej dla przypadków użycia o niższych wymaganiach.
LPDDR1
LPDDR wstecznie określany jako LPDDR1, nie wprowadził ogromnych zmian w stosunku do standardu DDR1. Główną różnicą było obniżenie napięcia z 2,5 do 1,8 wolta. Zmniejszyło to temperaturę pracy modułów DRAM, które następnie wymagały rzadszego odświeżania, pomagając jeszcze bardziej zmniejszyć zużycie energii. Inne zmiany obejmowały możliwość odświeżenia części macierzy i tryb „głębokiego wyłączania”, który zasadniczo wyczyścił pamięć.
Znormalizowano dwie szybkości zegara I/O, 200 MHz i 266,7 MHz w LPDDR1E. Pozwoliło to na transfer danych 400MTs lub 533,3MTs z rozmiarem wstępnego pobierania 2n. Prędkość 266,7 MHz jest w rzeczywistości szybsza niż kiedykolwiek standaryzowana w DDR1. Wynika to przede wszystkim z ulepszeń w mikroelektronice.
LPDDR2
Standaryzowany w 2009 roku LPDDR2 działał przy napięciu 1,2 V lub 1,8 V w wersji LPDDR2E. Działał z dwukrotnie większą częstotliwością zegara I/O niż LPDDR1 przy 400 MHz lub 533,3 MHz. Ponownie pozwalając na podwojenie szybkości transferu odpowiednio 800MT lub 1067MTs, z rozmiarem wstępnego pobierania 4n. Te statystyki są zgodne z dwiema najszybszymi standardowymi prędkościami DDR2. LPDDR2 dodaje głównie dodatkowe opcje częściowego odświeżania poza redukcją napięcia.
LPDDR3
W 2012 r. JEDEC znormalizował LPDDR3. Główną zmianą było podwojenie rozmiaru wstępnego pobierania do 8n, co pozwoliło na podwojenie częstotliwości zegara I/O i szybkości transferu przy pracy z tym samym napięciem 1,2 lub 1,8 wolta co LPDDR2. Szybkość przesyłania danych wzrosła do 1600 MT lub 2133 MT dla wariantu LPDDR3E, oferując wydajność porównywalną do DDR3, która w tamtym czasie była standardem dla pamięci PC.
LPDDR4
DDR4 i LPDDR4 zostały ujednolicone w 2014 roku. Oba osiągnęły szczytową prędkość transferu 3200 MT, chociaż standard LPDDR4 został później rozszerzony na LPDDR4X, który oferował niezrównaną prędkość transferu 4267 MT. Standard LPDDR4 pozwalał na pracę przy napięciu 1,1 lub 1,8 wolta, podczas gdy standard LPDDR4X dodał jeszcze niższy stan mocy 0,6 wolta. LPDDR4 wprowadził znaczące zmiany, w tym podwojenie rozmiaru wstępnego pobierania i zmianę magistrali we/wy z pojedynczej magistrali 32-bitowej na parę magistrali 16-bitowych.
LPDDR5
W 2019 roku LPDDR5 został ujednolicony na rok przed standardem DDR5. Działa przy niższych napięciach, 0,5 V, 1,05 V lub 1,8 V, co dodatkowo poprawia zużycie energii. Zachowuje ten sam rozmiar wstępnego pobierania co LPDDR4 16n, ale podwaja szybkość transferu do 6400Mts. Standard został później zmieniony w 2021 o LPDDR5X, który dodał prędkość transferu 8533MT, przekraczając standard DDR5. Oczekuje się, że pamięć LPDDR5X pojawi się po raz pierwszy w produktach mobilnych w 2023 roku.
Wnioski
LPDDR to seria standardów pamięci RAM przeznaczonych do użytku w środowiskach o ograniczonej mocy. Często można go znaleźć w smartfonach, tabletach i niektórych laptopach. Chociaż standardy są oparte na standardach DDR, są one różne i nie zawsze wprowadzają te same zmiany w tej samej generacji. Na przykład DDR4 podwoił szybkość transferu, podwajając szybkość zegara pamięci wewnętrznej, podczas gdy standard LPDDR4 podwoił rozmiar wstępnego pobierania. Zmiany te zostały odwrócone w standardach DDR5 i LPDDR5.
Najważniejszą różnicą jest to, że LPDDR jest znormalizowany do pracy przy niższych napięciach, tak niskich jak 0,5 wolta. Co ciekawe, obsługuje również działanie przy napięciu 1,8 V, czyli wyższym niż standard zasilania DDR5 o napięciu 1,1 V. Nie jest jednak jasne, w jakim stopniu wykorzystywana jest ta część standardu LPDDR. Do standardów LPDDR wprowadzono inne zmiany mające na celu dalsze zmniejszenie zapotrzebowania na energię, w tym liczne ulepszenia procesu odświeżania.
Standardy LPDDR są zazwyczaj opracowywane szybciej niż standardy DDR. Ten proces był spowodowany tym, że LPDDR rozpoczął rozwój później. Jednak teraz wyszedł poza standard DDR5. Nie jest jasne, ale mało prawdopodobne, aby utrzymała takie tempo rozwoju. Lub jeśli będzie ograniczony do standardowego tempa rozwoju DDR, ponieważ jest to obecnie krwawiąca krawędź technologii pamięci.