DDR je štandardný typ pamäte RAM používaný vo všetkých moderných počítačoch. Je to skratka pre Double Data Rate, ktorá pochádza zo skutočnosti, že prenáša údaje o vzostupe aj poklese hodinového signálu. Jedným z významných vylepšení oproti generáciám DDR RAM bola energetická účinnosť. S DDR1 pomocou 2,5 alebo 2,6 voltu, DDR2 s použitím 1,8 voltu, DDR3 s použitím 1,5 alebo 1,35 voltu, DDR4 s použitím 1,2 alebo 1,05 voltu a DDR5 = ktorý sa práve stáva komerčne dostupným – s použitím 1,1 voltu.
Aj keď to neznie veľa, môže to vážne ovplyvniť výdrž batérie zariadení napájaných z batérie. Na predĺženie životnosti batérie bol štandardizovaný variant DDR s nízkou spotrebou energie, LPDDR.
Rôzne normy
LPDDR alebo Low Power Double Data Rate Memory môže znieť ako verzia štandardu DDR s nižším výkonom. Existujú však výraznejšie zmeny a generácie nie sú priamo porovnateľné. Napriek tomu, že sú štandardizované tou istou skupinou, JEDEC, samotné štandardy sa vyvíjajú nezávisle. Napríklad štandard LPDDR5 bol vydaný pred štandardom DDR5 a štandard LPDDR4X prekročil prenosové rýchlosti dostupné v štandarde DDR.
Normy LPDDR boli starostlivo navrhnuté tak, aby fungovali pri nižších napätiach a ponúkali funkcie vyladené podľa súčasných a predpokladaných budúcich potrieb mobilných počítačov. LPDDR sa primárne používa v zariadeniach s nízkou spotrebou energie, ako sú mobilné telefóny, tablety a niektoré notebooky.
Takže LPDDR musí ponúkať schopný výkon, ako aj zníženú spotrebu energie. Jedným z významných rozdielov medzi DDR a LPDDR je, že DDR používa pevnú 64-bitovú zbernicu. LPDDR tiež ponúka možnosti 32-bitovej alebo 16-bitovej zbernice pre prípady použitia s nižšími požiadavkami.
LPDDR1
LPDDR spätne označované ako LPDDR1 nevykonalo veľké zmeny oproti štandardu DDR1. Hlavným rozdielom bolo zníženie napätia z 2,5 na 1,8 voltu. Tým sa znížila prevádzková teplota modulov DRAM, ktoré potom potrebovali menej časté obnovovanie, čo pomohlo ďalej znížiť spotrebu energie. Medzi ďalšie zmeny patrila možnosť obnoviť časť poľa a režim „hlbokého vypnutia“, ktorý v podstate vymazal pamäť.
Štandardizované boli dve I/O rýchlosti hodín, 200 MHz a 266,7 MHz v LPDDR1E. To umožnilo rýchlosť prenosu údajov 400 MT alebo 533,3 MT s veľkosťou predbežného načítania 2 n. Rýchlosť 266,7 MHz je v skutočnosti vyššia, ako bola kedykoľvek štandardizovaná v DDR1. Je to predovšetkým kvôli zlepšeniam v mikroelektronike.
LPDDR2
Štandardizované v roku 2009, LPDDR2 bežal na 1,2 V alebo 1,8 V vo verzii LPDDR2E. Bežal s dvojnásobnou rýchlosťou I/O hodín oproti LPDDR1 so 400 MHz alebo 533,3 MHz. Opäť umožňuje dvojnásobnú prenosovú rýchlosť 800 MT alebo 1 067 MT s veľkosťou predbežného načítania 4 n. Tieto štatistiky ho zosúlaďujú s dvoma najrýchlejšími štandardnými rýchlosťami DDR2. LPDDR2 hlavne pridáva ďalšie možnosti čiastočného obnovenia mimo zníženia napätia.
LPDDR3
V roku 2012 JEDEC štandardizoval LPDDR3. Hlavnou zmenou bolo zdvojnásobenie veľkosti predbežného načítania na 8n, čo umožnilo zdvojnásobiť rýchlosť I/O hodín a prenosovú rýchlosť pri rovnakom napätí 1,2 alebo 1,8 V ako LPDDR2. Rýchlosť prenosu dát vzrástla na 1 600 MT alebo 2 133 MT pre variant LPDDR3E, čo ponúka porovnateľný výkon s DDR3, ktorý bol v tom čase ešte štandardom pre PC pamäte.
LPDDR4
DDR4 a LPDDR4 boli štandardizované v roku 2014. Obidva dosiahli maximum prenosovej rýchlosti 3200 MT, hoci štandard LPDDR4 bol neskôr rozšírený na LPDDR4X, ktorý ponúkal bezkonkurenčné prenosové rýchlosti 4267 MT. Štandard LPDDR4 umožňoval prevádzku pri 1,1 alebo 1,8 voltu, zatiaľ čo štandard LPDDR4X pridal ešte nižší stav napájania 0,6 voltu. LPDDR4 urobil významné zmeny, vrátane zdvojnásobenia veľkosti prefetch a zmeny I/O zbernice z jednej 32-bitovej zbernice na dvojicu 16-bitových zberníc.
LPDDR5
V roku 2019 bol LPDDR5 štandardizovaný rok pred štandardom DDR5. Beží pri nižších napätiach, 0,5 voltu, 1,05 voltu alebo 1,8 voltu, pre ďalšie zlepšenie spotreby energie. Zachováva rovnakú veľkosť predbežného načítania ako LPDDR4 16n, ale zdvojnásobuje prenosovú rýchlosť na 6400 Mts. Tento štandard bol neskôr v roku 2021 doplnený o LPDDR5X, ktorý pridal prenosovú rýchlosť 8533 MT, čím prekročil štandard DDR5. Očakáva sa, že pamäť LPDDR5X sa prvýkrát objaví v mobilných produktoch v roku 2023.
Závery
LPDDR je séria pamäťových štandardov pre RAM navrhnutých na použitie v prostrediach s obmedzeným výkonom. Často ho možno nájsť v smartfónoch, tabletoch a niektorých prenosných počítačoch. Aj keď sú štandardy založené na štandardoch DDR, sú odlišné a nie vždy robia rovnaké zmeny v rovnakej generácii. Napríklad DDR4 zdvojnásobil prenosové rýchlosti zdvojnásobením rýchlosti hodín vnútornej pamäte, zatiaľ čo štandard LPDDR4 zdvojnásobil veľkosť predbežného načítania. Tieto zmeny boli invertované so štandardmi DDR5 a LPDDR5.
Najvýznamnejším rozdielom je, že LPDDR je štandardizovaný na prevádzku pri nižších napätiach, až 0,5 voltov. Zaujímavosťou je, že podporuje aj prevádzku pri 1,8 V, čo je viac ako 1,1 V napájací štandard DDR5. Nie je však jasné, do akej miery sa používa táto časť štandardu LPDDR. Ďalšie zmeny boli vykonané v štandardoch LPDDR navrhnutých na ďalšie zníženie požiadaviek na napájanie, vrátane mnohých vylepšení procesu obnovy.
Štandardy LPDDR sa vo všeobecnosti vyvíjajú rýchlejšie ako štandardy DDR. Tento proces bol spôsobený tým, že LPDDR sa začalo s vývojom neskôr. Teraz však pokročil nad rámec štandardu DDR5. Nie je jasné, ale je nepravdepodobné, že dokáže udržať toto tempo rozvoja. Alebo ak sa to obmedzí na štandardné tempo vývoja DDR, pretože ide o súčasnú špičku pamäťovej technológie.