在几个月前,JEDEC正式宣布了下一代DDR4内存的发展蓝图,与之前的升级路线类似,DDR4将继承DDR体系技术升级平滑、低成本过渡的特点,同时性能也将在现行DDR3基础上提升一倍!如DDR3体系中的最高标准DDR3-1600数据频率为1.6GHz,每个信号引脚可提供1.8Gbps的传输率,而DDR4将达到3.2GHz(也就是对应DDR4-3200),每引脚提供3.2Gbps的卓越效能。根据JEDEC的规划,DDR4内存将在2009年推出样品,并将于2010年或2011年正式推向市场,届时DDR3内存将退出舞台。
为了实现高频运作,DDR4体系的预取机制将达到DDR3的两倍、也就是16bit——这个数字与XDR2相同,两者的数据频率都相当于核心频率的16倍!其他的技术规格也都是在DDR3基础上进一步发展,譬如芯片内整合终结器、内存模组为64bit位宽等等,这些规格上并无太大的变动,JEDEC内部也没有分歧。但在信号传输机制上,DDR4却出现了两种不同的方案:其一是传统的SE(Single-ended Signaling)单端信号,另一个方案就是Differential Signaling差分信号技术。传统SE信号就是利用一根线路传输一个信号,信号所代表的二进制数值由电平的高低决定,如64bit模组对应64条传输线路,现行的各种DDR体系的内存都是采用这项技术。传统信号的优点在于所需的线路较少,PCB布线工作相对容易,但它很难胜任高频总线的需要:总线的频率越高,对外界干扰就越为敏感,传统SE信号对于干扰几乎没有任何免疫力。差分信号技术我们在介绍XDR2时已经谈过,它利用两条线路来传送一个信号,通过电压差的决定信号所表达的数值,具有很强的抗干扰能力——采用SE信号的DDR4内存最高可达到3.2Gbps速率,而差分信号版本最高可突破6.4Gbps,虽然还未能达到XDR2的8Gbps速率,但DDR4模组位宽达到64bit,双通道方案可提供高达102.4GBps的内存带宽。
遗憾的是,由于SE信号与差分信号不可能兼容,两种DDR4内存无法在物理上做到兼容,换言之未来将会有传统SE信号和差分信号两种规格的DDR4,彼此互不兼容。JEDEC内部成员也已对两种DDR4规格达成了一致,未来平滑升级的SE信号版本将出现在市场上,接替DDR3的地位,差分信号的高频版DDR4则作为下一代产品。尽管DDR4将衍生出不同的两代产品,但研发工作并不会一分为二,Micron与三星公司在此继续扮演核心角色,其中Micron主要推动差分信号技术的发展,三星公司则致力于SE信号DDR4的商用化。
尽管DDR4在理论上可以获得超高数据传输率,但在实际部署中却需要面对一些严峻的问题,尤其是PCB布线的高难度会让主板厂商大为头疼。我们知道,DDR4模组仍采用64bit并行总线与内存控制器相连,双通道设计则是128bit、对应128条数据线;由于总线频率将高达3.2GHz,并行信号到达终点的误差时间就必须被控制在很低的水平上——对应在PCB设计上,就是要求128条数据线的长度高度一致,尺寸误差微乎其微,即便主板厂商通过更新制造设备达到要求,也会导致高昂的成本。Rambus的XDR体系其实也有类似问题,但是Rambus发展出FlexPhase电路技术巧妙地解决了这一难题,而DDR4迄今为止尚未有理想的解决方案。从这一层面上讲,DDR4在技术上并没有比Rambus在2005年发布的XDR2内存先进。
JEDEC未来还要面对的问题就是Rambus公司的专利壁垒,显然,DDR4与XDR体系存在诸多技术上的雷同,发起专利诉讼是Rambus的拿手好戏——Rambus只是一家很小的技术型企业,但它却可以独立对抗由内存工业组成的JEDEC,无论是英特尔、IBM还是三星,若能够成功收购Rambus,都将有机会改变内存工业的游戏规则。
| DDR4将改变内存标准的发展模式 |
自英特尔在RDRAM问题上惨遭失败之后,内存工业便重新回到JEDEC主导规格的正常轨道上,三星电子、英飞凌、Elpida、Hynix、Micron等内存厂商在JEDEC组织中掌握话语权,这就意味着内存标准很大程度上是由这些内存厂商来决定的。英特尔当年推广RDRAM的一个目的就是希望能够主导内存标准的发展,但未能如愿,作为核心平台供应商,英特尔始终都未放弃主导标准的企图,如推出FB-DIMM标准、“建议”DDR3推行到2133MHz规格都是典型的例子。AMD公司虽然也有类似的做法,不过AMD的号召力远非英特尔可比,它的动机只是为了增加自家平台的性能以同英特尔竞争,而没有主导内存标准发展的宏图大志。
未来的DDR4标准为英特尔主导标准提供了新的契机——DDR4存在传统SE信号和差分信号两个版本,由于研发工作统一进行,高性能的差分信号DDR4也可以在2010年左右推出,如英特尔与AMD分别支持不同的版本,那么将会导致内存工业的分裂,令DRAM技术朝着多元化的方向发展,而英特尔也将因此加强对内存工业的控制力。 |
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