DDR เป็น RAM ชนิดมาตรฐานที่ใช้ในคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ทุกเครื่อง ย่อมาจาก Double Data Rate ซึ่งมาจากการถ่ายโอนข้อมูลทั้งขาขึ้นและขาลงของสัญญาณนาฬิกา การปรับปรุงที่สำคัญอย่างหนึ่งในรุ่นต่างๆ ของ DDR RAM คือประสิทธิภาพด้านพลังงาน สำหรับ DDR1 ใช้ 2.5 หรือ 2.6 โวลต์, DDR2 ใช้ 1.8 โวลต์, DDR3 ใช้ 1.5 หรือ 1.35 โวลต์, DDR4 ใช้ 1.2 หรือ 1.05 โวลต์ และ DDR5 = ซึ่งเพิ่งวางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์โดยใช้ 1.1 โวลต์
แม้ว่าจะฟังดูไม่มากนัก แต่ก็อาจส่งผลกระทบอย่างมากต่ออายุการใช้งานแบตเตอรี่ของอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ เพื่อช่วยยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ LPDDR รุ่นประหยัดพลังงาน
มาตรฐานที่แตกต่าง
LPDDR หรือ Low Power Double Data Rate Memory อาจฟังดูเหมือน DDR รุ่นมาตรฐานที่ใช้พลังงานต่ำกว่า อย่างไรก็ตาม มีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญกว่านั้น และคนรุ่นก่อนไม่สามารถเปรียบเทียบได้โดยตรง แม้จะกำหนดมาตรฐานโดยกลุ่มเดียวกัน JEDEC มาตรฐานเองก็ได้รับการพัฒนาอย่างอิสระ ตัวอย่างเช่น มาตรฐาน LPDDR5 ออกก่อนมาตรฐาน DDR5 และมาตรฐาน LPDDR4X เกินอัตราการถ่ายโอนที่มีอยู่ในมาตรฐาน DDR
มาตรฐาน LPDDR ได้รับการออกแบบมาอย่างพิถีพิถันเพื่อทำงานที่แรงดันไฟฟ้าต่ำ และเพื่อนำเสนอคุณลักษณะที่ปรับให้เข้ากับความต้องการในปัจจุบันและที่คาดการณ์ไว้ในอนาคตของการประมวลผลแบบเคลื่อนที่ LPDDR ใช้เป็นหลักในอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำ เช่น โทรศัพท์มือถือ แท็บเล็ต และแล็ปท็อปบางรุ่น
ดังนั้น LPDDR จึงจำเป็นต้องนำเสนอประสิทธิภาพการทำงานที่มีความสามารถ รวมถึงการใช้พลังงานที่ลดลง ความแตกต่างที่สำคัญอย่างหนึ่งระหว่าง DDR และ LPDDR คือ DDR ใช้บัส 64 บิตแบบตายตัว LPDDR ยังมีตัวเลือกบัสแบบ 32 บิตหรือ 16 บิตสำหรับกรณีการใช้งานที่มีความต้องการต่ำกว่า
LPDDR1
LPDDR ย้อนหลังเรียกว่า LPDDR1 ไม่ได้ทำการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่จากมาตรฐาน DDR1 ความแตกต่างที่สำคัญคือการลดแรงดันไฟฟ้าจาก 2.5 เป็น 1.8 โวลต์ อุณหภูมิในการทำงานของโมดูล DRAM ลดลง ซึ่งจำเป็นต้องรีเฟรชบ่อยครั้งน้อยลง ช่วยลดการใช้พลังงานได้อีก การเปลี่ยนแปลงอื่น ๆ รวมถึงความสามารถในการรีเฟรชส่วนหนึ่งของอาร์เรย์และโหมด "ปิดเครื่องลึก" ที่ล้างหน่วยความจำเป็นหลัก
ความเร็วสัญญาณนาฬิกา I/O สองความเร็วถูกทำให้เป็นมาตรฐาน คือ 200MHz และ 266.7MHz ใน LPDDR1E อนุญาตให้มีอัตราการถ่ายโอนข้อมูล 400MTs หรือ 533.3MTs ที่มีขนาดการดึงข้อมูลล่วงหน้า 2n ความเร็ว 266.7MHz นั้นเร็วกว่าที่เคยเป็นมาตรฐานใน DDR1 สาเหตุหลักมาจากการปรับปรุงไมโครอิเล็กทรอนิกส์
LPDDR2
LPDDR2 เป็นมาตรฐานในปี 2552 ทำงานที่ 1.2V หรือ 1.8V ในเวอร์ชัน LPDDR2E มันวิ่งด้วยความเร็วสัญญาณนาฬิกา I/O สองเท่าของ LPDDR1 ที่ 400MHz หรือ 533.3MHz อนุญาตให้เพิ่มอัตราการถ่ายโอนเป็นสองเท่าของ 800MTs หรือ 1067MTs ตามลำดับโดยมีขนาดการดึงล่วงหน้า 4n สถิติเหล่านี้สอดคล้องกับความเร็ว DDR2 มาตรฐานสองความเร็วที่เร็วที่สุด LPDDR2 ส่วนใหญ่เพิ่มตัวเลือกการรีเฟรชบางส่วนเพิ่มเติมนอกเหนือจากการลดแรงดันไฟฟ้า
LPDDR3
ในปี 2555 JEDEC ได้กำหนดมาตรฐาน LPDDR3 การเปลี่ยนแปลงหลักในที่นี้คือการเพิ่มขนาดการดึงข้อมูลล่วงหน้าเป็น 8n ซึ่งทำให้อัตรานาฬิกา I/O และอัตราการถ่ายโอนเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าในขณะที่ทำงานที่ 1.2 หรือ 1.8 โวลต์เดียวกันกับ LPDDR2 อัตราการถ่ายโอนข้อมูลเพิ่มขึ้นเป็น 1600MTs หรือ 2133MTs สำหรับรุ่น LPDDR3E ซึ่งให้ประสิทธิภาพที่เทียบเท่ากับ DDR3 ซึ่งยังคงเป็นมาตรฐานสำหรับหน่วยความจำพีซีในขณะนั้น
LPDDR4
DDR4 และ LPDDR4 ทั้งคู่ได้รับมาตรฐานในปี 2014 ทั้งสองมีอัตราการถ่ายโอนสูงสุดที่ 3200MTs แม้ว่ามาตรฐาน LPDDR4 จะขยายไปถึง LPDDR4X ในภายหลัง ซึ่งให้ความเร็วในการถ่ายโอน 4267MTs ที่ไม่มีใครเทียบได้ มาตรฐาน LPDDR4 อนุญาตการทำงานที่ 1.1 หรือ 1.8 โวลต์ ในขณะที่มาตรฐาน LPDDR4X เพิ่มสถานะพลังงานที่ต่ำกว่าที่ 0.6 โวลต์ LPDDR4 ได้ทำการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญ ซึ่งรวมถึงการเพิ่มขนาดการดึงข้อมูลล่วงหน้าเป็นสองเท่า และการเปลี่ยนบัส I/O จากบัส 32 บิตเดียวเป็นบัส 16 บิตคู่
LPDDR5
ในปี 2019 LPDDR5 ได้รับมาตรฐานหนึ่งปีก่อนมาตรฐาน DDR5 ทำงานที่แรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า 0.5 โวลต์ 1.05 โวลต์หรือ 1.8 โวลต์ เพื่อการใช้พลังงานที่ดีขึ้น มันรักษาขนาดการดึงข้อมูลล่วงหน้าเหมือนกับ LPDDR4 ที่ 16n แต่เพิ่มอัตราการถ่ายโอนเป็น 6400Mts เป็นสองเท่า มาตรฐานได้รับการแก้ไขในภายหลังในปี 2564 ด้วย LPDDR5X ซึ่งเพิ่มความเร็วในการถ่ายโอน 8533MTs ซึ่งเกินมาตรฐาน DDR5 หน่วยความจำ LPDDR5X คาดว่าจะปรากฏในผลิตภัณฑ์มือถือเป็นครั้งแรกในปี 2566
บทสรุป
LPDDR คือชุดมาตรฐานหน่วยความจำสำหรับ RAM ที่ออกแบบมาเพื่อใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีข้อจำกัดด้านพลังงาน มักพบในสมาร์ทโฟน แท็บเล็ต และแล็ปท็อปบางรุ่น แม้ว่ามาตรฐานจะอิงตามมาตรฐาน DDR แต่ก็มีความแตกต่างกันและไม่ได้ทำการเปลี่ยนแปลงแบบเดียวกันในรุ่นเดียวกันเสมอไป ตัวอย่างเช่น DDR4 เพิ่มความเร็วในการถ่ายโอนเป็นสองเท่าโดยเพิ่มความเร็วสัญญาณนาฬิกาของหน่วยความจำภายในเป็นสองเท่า ในขณะที่มาตรฐาน LPDDR4 เพิ่มขนาดการดึงข้อมูลล่วงหน้าเป็นสองเท่า การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้กลับด้านด้วยมาตรฐาน DDR5 และ LPDDR5
ความแตกต่างที่สำคัญที่สุดคือ LPDDR นั้นได้รับมาตรฐานให้ทำงานที่แรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า ต่ำสุดที่ 0.5 โวลต์ ที่น่าสนใจคือยังรองรับการทำงานที่ 1.8 โวลต์ ซึ่งสูงกว่ามาตรฐานพลังงาน 1.1 โวลต์ของ DDR5 อย่างไรก็ตาม ยังไม่ชัดเจนว่าส่วนนี้ของมาตรฐาน LPDDR ถูกใช้ไปมากน้อยเพียงใด มีการเปลี่ยนแปลงอื่นๆ กับมาตรฐาน LPDDR ที่ออกแบบมาเพื่อลดความต้องการพลังงานเพิ่มเติม รวมถึงการปรับปรุงจำนวนมากในกระบวนการรีเฟรช
มาตรฐาน LPDDR มักจะได้รับการพัฒนาเร็วกว่ามาตรฐาน DDR กระบวนการนี้เกิดขึ้นเนื่องจาก LPDDR เริ่มพัฒนาในภายหลัง อย่างไรก็ตาม ขณะนี้มีความก้าวหน้าเกินกว่ามาตรฐาน DDR5 ไม่ชัดเจน แต่ไม่น่าจะสามารถรักษาจังหวะการพัฒนานี้ได้ หรือหากจะถูกจำกัดความเร็วของการพัฒนามาตรฐาน DDR เนื่องจากเป็นเทคโนโลยีหน่วยความจำที่ล้ำหน้าในปัจจุบัน