DDR är standardtypen av RAM som används i alla moderna datorer. Det står för Double Data Rate, vilket kommer från det faktum att det överför data om både klocksignalens uppgång och fall. En av de betydande förbättringarna under generationerna av DDR RAM har varit energieffektivitet. Med DDR1 som använder 2,5 eller 2,6 volt, DDR2 använder 1,8 volt, DDR3 använder 1,5 eller 1,35 volt, DDR4 använder 1,2 eller 1,05 volt, och DDR5 = som precis har blivit kommersiellt tillgänglig – med 1,1 volt.
Även om detta inte låter så mycket, kan det allvarligt påverka batteritiden för batteridrivna enheter. För att hjälpa till att förlänga batteritiden standardiserades en lågeffektvariant av DDR, LPDDR.
Olika standarder
LPDDR, eller Low Power Double Data Rate Memory, kan låta som en lägre effektversion av DDR-standarden. Men det finns mer betydande förändringar och generationerna är inte direkt jämförbara. Trots att de är standardiserade av samma grupp, JEDEC, är själva standarderna utvecklade oberoende av varandra. Till exempel släpptes LPDDR5-standarden före DDR5-standarden, och LPDDR4X-standarden överskred de tillgängliga överföringshastigheterna i DDR-standarden.
LPDDR-standarderna har noggrant utformats för att fungera vid lägre spänningar och för att erbjuda funktioner anpassade till de nuvarande och förutspådda framtida behoven för mobil datoranvändning. LPDDR används främst i lågeffektsenheter som mobiltelefoner, surfplattor och vissa bärbara datorer.
Så LPDDR måste erbjuda kapabel prestanda samt minskad strömförbrukning. En av de betydande skillnaderna mellan DDR och LPDDR är att DDR använder en fast 64-bitars buss. LPDDR erbjuder också 32-bitars eller 16-bitars bussalternativ för användningsfall med lägre krav.
LPDDR1
LPDDR retroaktivt kallad LPDDR1, gjorde inte stora förändringar från DDR1-standarden. Huvudskillnaden var spänningsminskningen från 2,5 till 1,8 volt. Detta minskade driftstemperaturen för DRAM-modulerna, som sedan behövde uppdateras mindre frekvent, vilket bidrog till att minska strömförbrukningen ytterligare. Andra förändringar inkluderade möjligheten att uppdatera en del av arrayen och ett "djupt avstängningsläge" som i huvudsak torkade minnet.
Två I/O-klockhastigheter standardiserades, 200MHz och 266,7MHz i LPDDR1E. Detta möjliggjorde en dataöverföringshastighet på 400MTs eller 533.3MTs med en förhämtningsstorlek på 2n. Hastigheten på 266,7 MHz är faktiskt snabbare än vad som någonsin standardiserats i DDR1. Detta beror främst på förbättringarna inom mikroelektronik.
LPDDR2
LPDDR2 standardiserades 2009 och körde på 1,2V eller 1,8V i LPDDR2E-versionen. Den körde med dubbelt så hög I/O-klockhastighet som LPDDR1 med 400MHz eller 533,3MHz. Återigen tillåter dubbla överföringshastigheten på 800MTs respektive 1067MTs, med en förhämtningsstorlek på 4n. Denna statistik bringar den i linje med de två snabbaste standard DDR2-hastigheterna. LPDDR2 lägger huvudsakligen till ytterligare partiella uppdateringsalternativ utanför spänningsreduktionen.
LPDDR3
År 2012 standardiserade JEDEC LPDDR3. Den huvudsakliga förändringen här var att fördubbla förhämtningsstorleken till 8n, vilket gjorde att I/O-klockfrekvensen och överföringshastigheten fördubblades medan den kördes på samma 1,2 eller 1,8 volt som LPDDR2. Dataöverföringshastigheterna steg till 1600MTs eller 2133MTs för LPDDR3E-varianten, vilket erbjuder jämförbar prestanda med DDR3, som fortfarande var standarden för PC-minne vid den tiden.
LPDDR4
DDR4 och LPDDR4 standardiserades båda 2014. Båda nådde en topp på 3200MTs överföringshastighet, även om LPDDR4-standarden senare utökades till LPDDR4X, som erbjöd oöverträffade 4267MTs överföringshastigheter. LPDDR4-standarden tillät drift vid 1,1 eller 1,8 volt, medan LPDDR4X-standarden lade till ett ännu lägre effekttillstånd på 0,6 volt. LPDDR4 gjorde betydande förändringar, inklusive fördubbling av förhämtningsstorleken och byte av I/O-bussen från en enda 32-bitars buss till ett par 16-bitars bussar.
LPDDR5
2019 standardiserades LPDDR5 ett år före DDR5-standarden. Den körs med lägre spänningar, 0,5 volt, 1,05 volt eller 1,8 volt, för ytterligare förbättrad strömförbrukning. Den behåller samma förhämtningsstorlek som LPDDR4 på 16n men fördubblar överföringshastigheten till 6400Mts. Standarden ändrades senare 2021 med LPDDR5X, som lade till en överföringshastighet på 8533MTs, som översteg DDR5-standarden. LPDDR5X-minne förväntas dyka upp först i mobila produkter 2023.
Slutsatser
LPDDR är en serie minnesstandarder för RAM designade för användning i miljöer med begränsad energi. Det kan ofta hittas i smartphones, surfplattor och vissa bärbara datorer. Även om standarderna är baserade på DDR-standarderna är de distinkta och gör inte alltid samma förändringar i samma generation. Till exempel fördubblade DDR4 överföringshastigheterna genom att fördubbla det interna minnets klockhastighet, medan LPDDR4-standarden fördubblade storleken på förhämtningen. Dessa ändringar inverterades med DDR5- och LPDDR5-standarderna.
Den mest betydande skillnaden är att LPDDR är standardiserad för att köras vid lägre spänningar, så låga som 0,5 volt. Intressant nog stöder den också drift vid 1,8 volt, vilket är högre än 1,1-volts strömstandarden för DDR5. Det är dock oklart hur mycket denna del av LPDDR-standarden används. Andra ändringar har gjorts i LPDDR-standarderna utformade för att ytterligare minska strömkraven, inklusive många förbättringar av uppdateringsprocessen.
LPDDR-standarder utvecklas generellt snabbare än DDR-standarder. Denna process orsakades av att LPDDR startade utvecklingen senare. Den har dock nu avancerat bortom DDR5-standarden. Det är oklart men osannolikt att det kan hålla denna utvecklingstakt. Eller om det kommer att vara begränsat till DDR-standardutvecklingstakten eftersom detta är den nuvarande överlägsen av minnesteknik.