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标题: [交流] DDR3内存技术解析 [打印本页]

作者: badboyle 时间: 2007-4-4 14:30 标题: DDR3内存技术解析

DDR3内存技术解析

DDR3它拥有更高的外部数据传输率，更先进的地址/命令与控制总线的拓朴架构，在保证性能的同时将能耗进一步降低。

DDR3在DDR2的基础上采用了以下新型设计：

1．8bit预取设计。DDR2和早期的DDR架构系统，突发传输周期为4也是常用的，DDR2为4bit预取，DDR3为8bit预取，这样DRAM内核的频率只有接口频率的1/8，DDR3-800的核心工作频率只有100MHz。

2．采用点对点的拓朴架构，以减轻地址/命令与控制总线的负担。这是为了提高系统性能而进行的重要改动，也是DDR3与DDR2的一个关键区别。在DDR3系统中，一个内存控制器只与一个内存通道打交道，而且这个内存通道只能有一个插槽，因此，内存控制器与DDR3内存模组之间是点对点（P2P）的关系（单物理Bank的模组），或者是点对双点（Point-to-two-Point，P22P）的关系（双物理Bank的模组），从而大大地减轻了地址/命令/控制与数据总线的负载。而在内存模组方面，与DDR2的类别相类似，也有标准DIMM（台式PC）、SO-DIMM/Micro-DIMM（笔记本电脑）、FB-DIMM2（服务器）之分，其中第二代FB-DIMM将采用规格更高的AMB2（高级内存缓冲器）。

3．采用100nm以下的生产工艺，将工作电压从1.8V降至1.5V，在DDR3系统中，对于内存系统工作非常重要的参考电压信号VREF将分为两个信号，即为命令与地址信号服务的VREFCA和为数据总线服务的VREFDQ，这将有效地提高系统数据总线的信噪等级。

4.增加异步重置（Reset）与ZQ校准功能。重置是DDR3新增的一项重要功能，并为此专门准备了一个引脚。这一引脚将使DDR3的初始化处理变得简单。当Reset命令有效时，DDR3内存将停止所有操作，并切换至最少量活动状态，以节约电力。在Reset期间，DDR3内存将关闭内在的大部分功能，所有数据接收与发送器都将关闭，所有内部的程序装置将复位，DLL（延迟锁相环路）与时钟电路将停止工作，而且不理睬数据总线上的任何动静。这样一来，将使DDR3达到最节省电力的目的。

ZQ也是一个新增的脚，在这个引脚上接有一个240欧姆的低公差参考电阻。这个引脚通过一个命令集，通过片上校准引擎（On-Die Calibration Engine，ODCE）来自动校验数据输出驱动器导通电阻与ODT的终结电阻值。当系统发出这一指令后，将用相应的时钟周期（在加电与初始化之后用512个时钟周期，在退出自刷新操作后用256个时钟周期、在其他情况下用64个时钟周期）对导通电阻和ODT电阻进行重新校准。

DDR3内存采用100nm以下的生产工艺，并将工作电压从1.8V降至1.5V，可以减少30%的功耗，I/O缓冲的电压也更低，驱动阻抗也降低了。在工作频率方面，DDR3内存最低将会从800MHz起跳，目前最高能够达到1600Mhz的速度。由于目前最快的DDR2内存已经达到800Mhz/1066Mhz的速度，因而在去年的Computex大展上有多个内存厂商展出了1333Mhz的DDR3内存模组。在性能方面，DDR3内存将拥有比DDR2内存好很多的带宽功耗比(Bandwidth per watt)。对比现有DDR2-800产品，DDR3-800、1067及1333的功耗比分别为0.72X、0.83X及0.95X，不但内存带宽大幅提升，功耗表现也比较出色。此外，DDR3内存还采用点对点的拓朴架构，以减轻地址/命令与控制总线的负担。DDR3还增加了一些新特性，增加了异步重置（Reset）与ZQ校准功能，用ZQ阻值来校准数据。

相对于DDR2内存的4bit预取机制，DDR3内存模组最大的改进就是采用了8bit预取机制设计，也就是内部同时并发8位数据。在相同Cell频率下，DDR3的数据传输率是DDR2的两倍。这样DRAM内核的频率只有接口频率的1/8，DDR3-800的核心工作频率只有100MHz，当DRAM内核工作频率为200MHz时，接口频率已经达到了1600MHz。而当DDR3内存技术成熟时，相信有实力的内存厂商将推出DDR3-2000甚至2400的频率更高的内存。

虽然内存发展出DDR2、DDR3等很多的类型，但是它们都是基于原始的DRAM单元，基本的DRAM架构仍然是现代内存类型的基础。虽然有很多尝试希望丢弃这种陈旧的以晶体管为基础的存储方式，出现了一些新的存储技术，如MRAM（MAGnetoreSIStive RAM）、FRAM (Ferroelectric RAM)等，但是它们都没有获得足够的成功。实际上，DRAM是一个晶体管和一个电容的结合体，很简单也很高效。所有的现代内存类型都继承了DRAM的优点和缺点：它需要刷新，以及有操作频率的上限（这也是用电容充电来存储数据的弊病）。可以说DRAM的频率发展总是会面临着瓶颈，厂商只有在读取架构上做文章，通过多位预取、并行传输来提升内存的数据传输率。

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