DDR — это стандартный тип оперативной памяти, используемый во всех современных компьютерах. Это сокращение от Double Data Rate, которое происходит из-за того, что данные передаются как при нарастании, так и при спаде тактового сигнала. Одним из значительных улучшений по сравнению с предыдущими поколениями оперативной памяти DDR является энергоэффективность. С DDR1, использующим 2,5 или 2,6 вольта, DDR2, использующим 1,8 вольта, DDR3, использующим 1,5 или 1,35 вольта, DDR4, использующим 1,2 или 1,05 вольта, и DDR5 =, который только становится коммерчески доступным, использующий 1,1 вольта.
Хотя это звучит не так уж и много, это может серьезно повлиять на время автономной работы устройств с батарейным питанием. Чтобы продлить срок службы батареи, был стандартизирован маломощный вариант DDR, LPDDR.
Различные стандарты
LPDDR, или Память с двойной скоростью передачи данных с низким энергопотреблением, может звучать как версия стандарта DDR с меньшим энергопотреблением. Однако существуют более значительные изменения, и поколения не могут быть напрямую сопоставимы. Несмотря на то, что они стандартизированы одной и той же группой JEDEC, сами стандарты разрабатываются независимо друг от друга. Например, стандарт LPDDR5 был выпущен до стандарта DDR5, а стандарт LPDDR4X превышал скорости передачи, доступные в стандарте DDR.
Стандарты LPDDR были тщательно разработаны для работы при более низком напряжении и предлагают функции, адаптированные к текущим и прогнозируемым будущим потребностям мобильных вычислений. LPDDR в основном используется в маломощных устройствах, таких как мобильные телефоны, планшеты и некоторые ноутбуки.
Таким образом, LPDDR должен предлагать достойную производительность, а также сниженное энергопотребление. Одно из существенных различий между DDR и LPDDR заключается в том, что DDR использует фиксированную 64-битную шину. LPDDR также предлагает варианты с 32-битной или 16-битной шиной для вариантов использования с более низкими требованиями.
LPDDR1
LPDDR, задним числом именуемый LPDDR1, не претерпел существенных изменений по сравнению со стандартом DDR1. Основным отличием стало снижение напряжения с 2,5 до 1,8 вольт. Это снизило рабочую температуру модулей DRAM, которые затем нуждались в менее частом обновлении, что помогло еще больше снизить энергопотребление. Другие изменения включали возможность обновления части массива и режим «глубокого отключения питания», который фактически стирал память.
Были стандартизированы две тактовые частоты ввода-вывода: 200 МГц и 266,7 МГц в LPDDR1E. Это позволило обеспечить скорость передачи данных 400 МТ или 533,3 МТ с размером предварительной выборки 2n. Скорость 266,7 МГц на самом деле выше, чем когда-либо была стандартизирована в DDR1. В первую очередь это связано с усовершенствованием микроэлектроники.
ЛПДДР2
Стандартизованный в 2009 году, LPDDR2 работал при напряжении 1,2 В или 1,8 В в версии LPDDR2E. Он работал с двойной тактовой частотой ввода-вывода, чем LPDDR1, с частотой 400 МГц или 533,3 МГц. Опять же, учитывая удвоение скорости передачи 800MT или 1067MT соответственно, с размером предварительной выборки 4n. Эти статистические данные ставят его в один ряд с двумя самыми быстрыми стандартными скоростями DDR2. LPDDR2 в основном добавляет дополнительные параметры частичного обновления помимо снижения напряжения.
LPDDR3
В 2012 году JEDEC стандартизировала LPDDR3. Основным изменением здесь было удвоение размера предварительной выборки до 8n, что позволило удвоить тактовую частоту ввода-вывода и скорость передачи при работе на тех же 1,2 или 1,8 вольт, что и LPDDR2. Скорость передачи данных увеличилась до 1600 МТ или 2133 МТ для варианта LPDDR3E, предлагая производительность, сравнимую с DDR3, которая в то время все еще была стандартом для памяти ПК.
LPDDR4
DDR4 и LPDDR4 были стандартизированы в 2014 году. Оба достигли максимальной скорости передачи 3200 МТ, хотя стандарт LPDDR4 позже был расширен до LPDDR4X, который предлагал непревзойденную скорость передачи 4267 МТ. Стандарт LPDDR4 допускал работу при напряжении 1,1 или 1,8 вольт, в то время как стандарт LPDDR4X добавлял еще более низкое состояние питания 0,6 вольт. В LPDDR4 внесены значительные изменения, включая удвоение размера предварительной выборки и изменение шины ввода-вывода с одной 32-битной шины на пару 16-битных шин.
LPDDR5
В 2019 году LPDDR5 был стандартизирован на год раньше стандарта DDR5. Он работает при более низком напряжении, 0,5 В, 1,05 В или 1,8 В, для дальнейшего повышения энергопотребления. Он сохраняет тот же размер предварительной выборки, что и LPDDR4, равный 16n, но удваивает скорость передачи до 6400Mts. Позже в 2021 году в стандарт были внесены поправки с LPDDR5X, в котором была добавлена скорость передачи 8533MT, превышающая стандарт DDR5. Ожидается, что память LPDDR5X впервые появится в мобильных продуктах в 2023 году.
Выводы
LPDDR — это серия стандартов памяти для ОЗУ, предназначенных для использования в средах с ограниченным энергопотреблением. Его часто можно встретить в смартфонах, планшетах и некоторых ноутбуках. Хотя стандарты основаны на стандартах DDR, они отличаются друг от друга и не всегда вносят одни и те же изменения в одно и то же поколение. Например, DDR4 удвоил скорость передачи за счет удвоения тактовой частоты внутренней памяти, а стандарт LPDDR4 удвоил размер предварительной выборки. Эти изменения были инвертированы в стандартах DDR5 и LPDDR5.
Наиболее существенное отличие заключается в том, что LPDDR стандартизирован для работы при более низких напряжениях, всего 0,5 вольт. Интересно, что он также поддерживает работу при напряжении 1,8 вольта, что выше стандартного напряжения питания DDR5 1,1 вольта. Однако неясно, насколько широко используется эта часть стандарта LPDDR. В стандарты LPDDR были внесены и другие изменения, направленные на дальнейшее снижение требований к питанию, включая многочисленные улучшения процесса обновления.
Стандарты LPDDR обычно разрабатываются быстрее, чем стандарты DDR. Этот процесс был вызван тем, что LPDDR начала разработку позже. Однако теперь он вышел за рамки стандарта DDR5. Неясно, но маловероятно, что он сможет поддерживать такой темп развития. Или если он будет ограничен стандартными темпами разработки DDR, поскольку это текущий передний край технологии памяти.