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工控、服务器应用必知DDR5 RDIMM 7大技术规格差异

  • 魏于宁

继Intel发表第12代Core桌上型处理器Alder Lake,次时代服务器平台Intel Eagle Stream、AMD Zen4 Genoa也将于2022年陆续登场,正式为DDR5存储器工控市场应用揭开序幕,相关的产品设计研发亦随之展开。

DDR5 RDIMM工业级存储器关键差异。宇瞻科技

DDR5存储器带宽为DDR4的两倍;传输速率若以初期的4800 Mbps计,较DDR4的3200 Mbps增长50%。除效能显着提升外,DDR5存储器在容量、稳定度与省电效率亦有良好进展。当企业与数据中心服务器、AI、高速运算等应用,可望成为工控市场中DDR5技术的早期采用者之时;DDR5 RDIMM工业级服务器存储器,也凭藉优异的效能与可靠度,肩负着提升巨量数据传输速度、确保服务器以最佳的工作负载效能运作等关键任务。

然而,DDR5 RDIMM有哪些技术规格差异,于产品开发时需特别留意;于导入DDR5工业级存储器时,又该如何选择才能掌握优势,抢得市场先机?

DDR5 RDIMM服务器存储器模块──关键技术规格差异

一、双通道架构,带宽加倍:DDR5存储器以全新通道架构开发,提供两组32位元完全独立子通道;不仅以双倍带宽模式提升整体效能,也能有效缩短存取延迟、提升通道效率。DDR5 RDIMM服务器存储器则具备双40位元子通道,于每个通道既有的32位元再增加 8 位元,以支持Side-band ECC纠错与校正功能;搭配DDR5暂存时脉驱动器RCD(Registering Clock Driver)的设计,更可进一步减轻CPU 中央处理器的负载,强化信号的完整性与抗干扰能力。

DDR5 RDIMM工业级存储器-双通道架构,带宽加倍。宇瞻科技

二、 Bank Group数量翻倍,效能提升:相较于DDR4,DDR5存储器的Bank Group从4个增加为8个,总Bank数也从16个增加至32个。Bank group数量翻倍,有助于提升传输数据量,进而优化整体核心时序(core timing)参数,让存储器得以更快的速度回应执移动作,实现超高效能。

DDR5 RDIMM工业级存储器-Bank Group数量翻倍,效能提升。宇瞻科技

三、电压调降,高度省电:DDR5存储器的标准工作电压从DDR4的1.2V降低至1.1V,提升了8%的省电效率,可减少系统功耗与发热量,特别适用于需要低功耗与散热不易的工控系统;对需24/7全天候运作的服务器应用,也提供了额外的节电优势。

DDR5 RDIMM工业级存储器-电压调降,高度省电。宇瞻科技

四、增加PMIC,信号更稳定:随着电压降为1.1V,为了确保输出电压准确度,以因应更高速的操作稳定性,DDR5存储器也增加了电源管理功能。取代传统透过主机板控制的方式,DDR5存储器配置电源管理IC(PMIC),可更高效地控制系统电源负载,提高85%的电源转换效率;进而提升信号完整性与兼容性,甚至降低主机板电源设计成本。

DDR5 RDIMM工业级存储器-增加PMIC,信号更稳定。宇瞻科技

此外,即便都是输出1.1V的工作电压,目前DDR5存储器采用的PMIC规格有两种。不同于DDR5 UDIMM和 SODIMM采用5V的PMIC,针对服务器应用,DDR5 RDIMM服务器存储器使用的是12V的PMIC,于系统平台设计时也需特别留意。

五、On-die ECC / Side-band ECC双重纠错机制:为了实现更高的效能,DDR5存储器不论是容量、数据密度都有所提升;其采用的制程微缩技术,也可能增加数据错误的风险。DDR5 RDIMM服务器存储器支持On-die ECC与Side-band ECC双重纠错机制,能自动校正存储器中的数据错误,为数据传输过程提供端对端完整保护,改善存储器的数据容错能力,进而提高数据正确性。

更重要的,此纠错机制也有助于系统稳定且可靠的性能表现,满足服务器应用长时间运作的可靠度、可用性与可维护性(Reliability, Availability and Serviceability)需求。

DDR5 RDIMM工业级存储器-On-die ECC 与Side-band ECC双重纠错机制。宇瞻科技

六、配置温度传感器,避免过热:除了采用DDR5 RCD(Registering Clock Driver)、电源管理IC(Power Management IC)与SPD集线器(SPD Hub)等全新元件,DDR5 RDIMM服务器存储器另增加了高精度温度传感器(Temperature Sensor)设计,提供详细的存储器温度数据,实时监控存储器的散热情形。研发人员于设计系统风流时,也能借此更精确地的计算热功耗分布情形,避免过度的热堆积,影响系统运作的稳定度。

DDR5 RDIMM工业级存储器-配置温度传感器,避免过热。宇瞻科技

七、Same Bank Refresh功能,缩短延迟时间:不同于DDR4更新时所有Bank需处于闲置状态,无法同时执行其他指令;DDR5存储器的Same Bank Refresh功能,允许系统于更新特定Bank时,其他Bank数据的存取不受影响,大幅缩短整体闲置延迟时间,提升系统效能。

DDR5 RDIMM工业级存储器-Same Bank Refresh功能,缩短延迟时间。宇瞻科技

DDR5存储器如何选,该搭上DDR5技术列车了吗?

工控市场对于巨量数据处理与高效能运算的要求持续增长,加速了存储器技术升级的时程,DDR5技术导入也已成必然之势。市场上支持DDR5应用之处理器平台接连推出,于此导入DDR5存储器、开发相关系统平台的关键时刻,以下提供几点衡量指标,可作为未来选择DDR5工业级存储器产品的参考依据。

一、需完成JEDEC Raw Card Rev 1.0量产版本测试:DDR5产品于开发测试的过程,不仅需符合JEDEC固态技术协会(JEDEC Solid State Technology Association)制定标准,更应合乎JEDEC认定的量产版本规范。目前JEDEC已发表DDR5 RDIMM Raw Card Rev 1.0量产版标准;换言之,于选择DDR5 RDIMM时需特别留意,制造商是否已依循JEDEC 1.0版本之标准规范完成测试,具备可生产量产等级产品之制造能力。目前Apacer宇瞻科技DDR5存储器,皆已完成JEDEC最新版本测试,付诸量产指日可待。

二、采用高品质原厂IC:工控市场、服务器与数据中心等关键应用,因停机损失的成本与商誉问题,常庞大到难以衡量,无法承担存储器品质不稳定等异常风险。因此,采用高品质原厂DDR5 DRAM IC制成的工业级存储器模块,具备极高的产品可靠度与保固保障,于导入工控系统时,也是相当重要的指标。

三、支持多元加值防护技术:工业级存储器应用情境多元,服务器应用也不再仅限于运行于环控设备完善的室内机房,如何提升DDR5存储器的环境抵御力将成关键。目前市场上已有相当成熟的加值防护技术可供选用,如敷形涂料(Conformal Coating)、底部填充(Underfill),与Apacer专利的抗硫化(Anti-Sulfuration)技术,皆可提升DDR5产品面对湿度、粉尘、环境污染、震动和冲击等外在环境挑战的防御能力。 (本文由Apacer宇瞻科技提供,记者魏于宁整理)

DDR5存储器关键差异与优势。宇瞻科技
DDR5存储器支持平台。宇瞻科技