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顺络电子助力DDR5实现低功耗、高传输速率

2024-11-05 13:32:48 来源：顺络电子点击：1953

背景

随着AI技术的发展，对于应用于数据中心服务器的DDR存储器提出了新的要求，目前，基于大语言模型（LLM）生成式AI技术的不断发展，它的功能也变得越来越强大，需要实现多模态输入和输出等功能，而为了实现这些功能，AI模型需要越来越多的数据量进行训练，如此庞大的AI工作负载也对内存带宽和容量的需求大幅增长，尤其在AI训练阶段，主内存的容量需求通常需要是GPU内存容量的两倍，并且还有一个额外的需求，就是这部分的主内存也必须有着非常高的带宽。如今，无论是AI PC还是用于大模型应用的AI服务器都在大力推动对DDR5的需求，随着内存市场需求的回暖，内存芯片/PMIC供电芯片及周边电感器件的需求都在全面拉高。

DDR5主要规格变化

那么DDR5究竟有哪些优势，它如何成为未来存储市场的焦点？

过去的十多年，DDR4内存是服务器中常用的标准，然而现代应用的复杂度在不断提升，对计算能力的要求也越来越高。为了提高计算性能，无论是英特尔还是AMD，都将多核CPU视为重点。随着核数增多，实际性能却并非线性增长，限制性能发挥的原因之一，就是单核内存带宽的下降。受限于带宽降低，应用延迟就会增大、性能会降低，为进一步提高内存性能、降低功耗并增强数据完整性，DDR5内存应运而生。

DDR5内存是第五代双倍数据率内存技术的缩写。它是计算机系统中用于存储数据的一种高速随机访问内存类型。相对于DDR4，DDR5在供电位置、数据传输速率、功耗、效率转换要求、内存容量主要有如下变化。

1. 供电位置

DDR4：‌DDR4的供电位置主要位于主板的24Pin的主板供电插槽。

DDR5：DDR5内存的供电模组位于内存条的背面，DDR5内存条仔DIMM上加入了PMIC电源管理，主要原因是大容量和高速率的DDR5颗粒对电源完整性提出了更高的要求。

2. 数据传输速率

DDR4：‌数据传输速度范围从2133MHz到4266MHz，最高带宽为25.6GB/s。

DDR5：数据传输速度起始于4800MHz，未来有望达到8400MHz，最高带宽达到64GB/s。DDR5的带宽比DDR4提高了近2.5倍，这使得DDR5能够处理更多的数据，提升系统性能。

3. 功耗

DDR4：‌工作电压为1.2V，较低的功耗使其在低功耗设备中表现良好。

DDR5：工作电压进一步降低至1.1V，相比DDR4有更高的能效。DDR5在功耗控制上的改进使其在提供更高性能的同时，能耗更低，有助于延长设备的续航时间。

4. 电压转换效率要求

DDR4：‌在50%峰值电流负载下电压转换效率要求高于90%。

DDR5：在50%峰值电流负载下电压转换效率要求高于92%，更高的效率要求。

5. 内存容量

DDR4：‌内存颗粒的单颗容量最高为16GB

DDR5：内存颗粒的单颗容量最高可达128GB。

图片来源于顺络内部

JEDEC对DDR5电感要求

针对DDR5内存的电源管理，JEDEC提出较高的转换效率要求。不同应用场景下，如服务器端的RDIMM/LRDIMM以及客户端的UDIMM/SODIMM，都有不同的PMIC规范要求，其中对Server DDR5电感最高转换效率要求达到92%以上，对Client DDR5电感最高转换效率要求达到90%。

此外，由于DDR5内存的供电架构也发生了重大变化，由之前的多相大电流集中供电变为双相较小电流分布供电。这一架构变化深刻影响了电感形态，使得电感形态由大尺寸大电流组装式演变为小尺寸薄型化，且具有非常小的损耗要求。

PMIC5000 for Server对电感要求

图片来源于JEDEC文件