一、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。
二、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 应运而生。
DDR5 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。
◆ 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。
◆ 数据传输速率
◇ DDR4:数据传输速度范围从 2133 MHz 到 4266 MHz,最高带宽为 25.6 GB/s。
◇ DDR5:数据传输速度起始于 4800 MHz,未来有望达到 8400 MHz,最高带宽达到 64 GB/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。
◆ 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。
◆ 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。
◆ 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。
三、JEDEC 对 DDR5 电感要求
针对 DDR5 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 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。
南殊的0420系列,底部电极和焊盘均和 JEDEC 要求兼容