DDR é o tipo padrão de RAM usado em todos os computadores modernos. Significa Double Data Rate, que vem do fato de transferir dados tanto na subida quanto na queda do sinal de clock. Uma das melhorias significativas ao longo das gerações de RAM DDR foi na eficiência de energia. Com DDR1 usando 2,5 ou 2,6 volts, DDR2 usando 1,8 volts, DDR3 usando 1,5 ou 1,35 volts, DDR4 usando 1,2 ou 1,05 volts e DDR5 = que está se tornando comercialmente disponível - usando 1,1 volts.
Embora isso não pareça muito, pode afetar gravemente a vida útil da bateria de dispositivos alimentados por bateria. Para ajudar a prolongar a vida útil da bateria, uma variante de baixo consumo de DDR foi padronizada, LPDDR.
Padrões Diferentes
LPDDR, ou Low Power Double Data Rate Memory, pode soar como uma versão de menor potência do padrão DDR. No entanto, existem mudanças mais significativas e as gerações não são diretamente comparáveis. Apesar de serem padronizados pelo mesmo grupo, JEDEC, os próprios padrões são desenvolvidos de forma independente. Por exemplo, o padrão LPDDR5 foi lançado antes do padrão DDR5 e o padrão LPDDR4X excedeu as taxas de transferência disponíveis no padrão DDR.
Os padrões LPDDR foram cuidadosamente projetados para operar em tensões mais baixas e oferecer recursos ajustados às necessidades atuais e futuras previstas da computação móvel. O LPDDR é usado principalmente em dispositivos de baixa potência, como telefones celulares, tablets e alguns laptops.
Portanto, o LPDDR precisa oferecer desempenho capaz, bem como consumo de energia reduzido. Uma das diferenças significativas entre DDR e LPDDR é que o DDR usa um barramento fixo de 64 bits. O LPDDR também oferece opções de barramento de 32 ou 16 bits para casos de uso com requisitos mais baixos.
LPDDR1
LPDDR retroativamente referido como LPDDR1, não fez grandes mudanças em relação ao padrão DDR1. A principal diferença foi a redução da tensão de 2,5 para 1,8 volts. Isso reduziu a temperatura de operação dos módulos DRAM, que precisavam de atualizações menos frequentes, ajudando a reduzir ainda mais o consumo de energia. Outras mudanças incluíram a capacidade de atualizar parte da matriz e um modo de “desligamento profundo” que essencialmente limpou a memória.
Duas velocidades de clock de E/S foram padronizadas, 200MHz e 266,7MHz em LPDDR1E. Isso permitiu uma taxa de transferência de dados de 400MTs ou 533.3MTs com um tamanho de pré-busca de 2n. A velocidade de 266,7 MHz é realmente mais rápida do que já foi padronizada em DDR1. Isso se deve principalmente às melhorias na microeletrônica.
LPDDR2
Padronizado em 2009, o LPDDR2 funcionava a 1,2 V ou 1,8 V na versão LPDDR2E. Ele funcionou com o dobro da velocidade de clock de E/S do LPDDR1 com 400 MHz ou 533,3 MHz. Novamente permitindo o dobro da taxa de transferência de 800MTs ou 1067MTs, respectivamente, com um tamanho de pré-busca de 4n. Essas estatísticas o alinham com as duas velocidades DDR2 padrão mais rápidas. O LPDDR2 adiciona principalmente opções adicionais de atualização parcial fora da redução de tensão.
LPDDR3
Em 2012, o JEDEC padronizou o LPDDR3. A principal mudança aqui foi dobrar o tamanho de pré-busca para 8n, o que permitiu que a taxa de clock de E/S e a taxa de transferência dobrassem enquanto rodavam nos mesmos 1,2 ou 1,8 volts do LPDDR2. As taxas de transferência de dados subiram para 1600MTs ou 2133MTs para a variante LPDDR3E, oferecendo desempenho comparável ao DDR3, que ainda era o padrão para memória de PC na época.
LPDDR4
DDR4 e LPDDR4 foram padronizados em 2014. Ambos atingiram uma taxa de transferência de 3200MTs, embora o padrão LPDDR4 tenha sido posteriormente estendido para LPDDR4X, que oferecia velocidades de transferência incomparáveis de 4267MTs. O padrão LPDDR4 permitia operação em 1,1 ou 1,8 volts, enquanto o padrão LPDDR4X adicionava um estado de energia ainda mais baixo de 0,6 volts. O LPDDR4 fez mudanças significativas, incluindo dobrar o tamanho de pré-busca e mudar o barramento de E/S de um único barramento de 32 bits para um par de barramentos de 16 bits.
LPDDR5
Em 2019, o LPDDR5 foi padronizado um ano antes do padrão DDR5. Ele funciona em tensões mais baixas, 0,5 volts, 1,05 volts ou 1,8 volts, para melhor uso de energia. Ele mantém o mesmo tamanho de pré-busca que o LPDDR4 de 16n, mas dobra a taxa de transferência para 6400Mts. O padrão foi posteriormente alterado em 2021 com LPDDR5X, que adicionou uma velocidade de transferência de 8533MTs, excedendo o padrão DDR5. Espera-se que a memória LPDDR5X apareça pela primeira vez em produtos móveis em 2023.
Conclusões
LPDDR é uma série de padrões de memória para RAM projetados para uso em ambientes com restrição de energia. Muitas vezes pode ser encontrado em smartphones, tablets e alguns laptops. Embora os padrões sejam baseados nos padrões DDR, eles são distintos e nem sempre fazem as mesmas alterações na mesma geração. Por exemplo, o DDR4 dobrou as velocidades de transferência dobrando a velocidade do clock da memória interna, enquanto o padrão LPDDR4 dobrou o tamanho da pré-busca. Essas mudanças foram invertidas com os padrões DDR5 e LPDDR5.
A diferença mais significativa é que o LPDDR é padronizado para funcionar em tensões mais baixas, tão baixas quanto 0,5 volts. Curiosamente, ele também suporta operação em 1,8 volts, que é maior que o padrão de energia de 1,1 volts do DDR5. No entanto, não está claro o quanto essa parte do padrão LPDDR é usada. Outras mudanças foram feitas nos padrões LPDDR projetados para reduzir ainda mais os requisitos de energia, incluindo várias melhorias no processo de atualização.
Os padrões LPDDR geralmente estão sendo desenvolvidos mais rapidamente do que os padrões DDR. Esse processo foi causado porque o LPDDR iniciou o desenvolvimento mais tarde. No entanto, agora avançou além do padrão DDR5. Não está claro, mas improvável, que possa manter esse ritmo de desenvolvimento. Ou se será limitado ao ritmo de desenvolvimento padrão DDR, pois esta é a atual tecnologia de memória de ponta.