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【文/ 科工力量專欄作者 陳辰】

日前，三星、小米發(fā)布了各自最新的年度旗艦Galaxy S20和小米10系列。與以往有所不同，LPDDR5這一內(nèi)存竟成為兩款手機(jī)“吹爆”的賣(mài)點(diǎn)。其中，小米各高管在微博上密集對(duì)LPDDR5進(jìn)行營(yíng)銷和“科普”。而三星也早已開(kāi)始預(yù)熱，并搶在小米10前一天“全球首發(fā)”LPDDR5。

2月12日凌晨，三星在美國(guó)舊金山發(fā)布Galaxy S20系列時(shí)宣傳LPDDR5。

相對(duì)上一代際的LPDDR4x內(nèi)存，LPDDR5在速率、功耗和性能等方面著實(shí)有較大提升。鑒于此，LPDDR5曾被多家企業(yè)高管和媒體稱為“5G時(shí)代旗艦機(jī)的標(biāo)配”。而目前，全球僅有三星、美光、SK海力士進(jìn)入LPDDR5領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)角逐，且均已陸續(xù)進(jìn)入1Znm DRAM技術(shù)階段。

在中國(guó)三大存儲(chǔ)基地中，福建晉華曾受美國(guó)“實(shí)體清單”制裁，DRAM項(xiàng)目至今處于停擺狀態(tài)；長(zhǎng)江存儲(chǔ)去年剛剛重建DRAM事業(yè)群，正大肆“招兵買(mǎi)馬”，計(jì)劃5年內(nèi)量產(chǎn)；合肥長(zhǎng)鑫暫時(shí)成為“獨(dú)苗”，實(shí)現(xiàn)了8Gb DDR4量產(chǎn)，預(yù)計(jì)今年下半年制造LPDDR4x，LPDDR5則尚在規(guī)劃中。

合肥長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)Fab1工廠 圖源：新華社

LPDDR5是什么？

首先，先來(lái)看下LPDDR5是什么。LPDDR屬于DDR SDRAM的一種，全稱Low Power Double Data Rate，是美國(guó)JEDEC固態(tài)技術(shù)協(xié)會(huì)（JEDEC Solid State Technology Association）面向低功耗內(nèi)存而制定的通信標(biāo)準(zhǔn)。LPDDR5代表第五代通信標(biāo)準(zhǔn)。

LPDDR以低功耗、小體積著稱，主要應(yīng)用于移動(dòng)端電子產(chǎn)品（如16GB+512GB的前者）。從十余年前誕生至今，這個(gè)協(xié)議隨著技術(shù)的演變和產(chǎn)品需求進(jìn)行升級(jí)和革新。到目前的LPDDR5，LPDDR內(nèi)存產(chǎn)品應(yīng)用場(chǎng)景和定制需求等方面出現(xiàn)了明顯代差。

其中，最常見(jiàn)的智能手機(jī)等基本會(huì)應(yīng)用最新標(biāo)準(zhǔn)的LPDDR產(chǎn)品，即LPDDR4或是LPDDR5；至于對(duì)性能需求不太高的汽車(chē)內(nèi)嵌存儲(chǔ)、智能硬件內(nèi)置存儲(chǔ)，以及連接固定電源的臺(tái)式機(jī)等場(chǎng)景，則可能會(huì)應(yīng)用成本更低的LPDDR4、LPDDR3等。

2019年2月，JEDEC協(xié)會(huì)正式發(fā)布LPDDR5全新低功耗內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)。相較于LPDDR4標(biāo)準(zhǔn)，LPDDR5的I/O速度從3200MT/s提升到6400MT/s，速度直接翻番。如果匹配高端智能機(jī)常見(jiàn)的64bit BUS，每秒可以傳送51.2GB數(shù)據(jù)；若匹配PC的128bit BUS，每秒可突破100GB數(shù)據(jù)。

JEDEC協(xié)會(huì)認(rèn)為，LPDDR5有望對(duì)下一代便攜電子設(shè)備(手機(jī)、平板)的性能產(chǎn)生巨大提升，為了實(shí)現(xiàn)這一改進(jìn)，協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)LPDDR5體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)向最高16 Bank可編程和多時(shí)鐘體系結(jié)構(gòu)。考慮到汽車(chē)等相關(guān)市場(chǎng)需求，LPDDR5引入了鏈路ECC糾錯(cuò)功能。

此外，LPDDR5引入了數(shù)據(jù)復(fù)制(Data-Copy)和寫(xiě)X(Write-X)兩個(gè)減少數(shù)據(jù)傳輸操作的命令來(lái)降低整體系統(tǒng)功耗。前者可以將單個(gè)陣腳的數(shù)據(jù)直接復(fù)制到其它針腳，提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)男剩笳邉t減少了SoC和RAM傳遞數(shù)據(jù)時(shí)的耗電。

圖源：美光，下同

具體而言，LPDDR5較上一代際的LPDDR4x有較多方面優(yōu)勢(shì)。首先，LPDDR4x僅支持Single Bank Group，而LPDDR5支持多Bank Group模式。更多的Bank Group相當(dāng)于數(shù)據(jù)傳輸從單車(chē)道變?yōu)槎嘬?chē)道，增加更多的并行數(shù)據(jù)通路，提升數(shù)據(jù)傳輸帶寬。

得益于多Bank Group模式，與上代LPDDR4x相比，LPDDR5的數(shù)據(jù)傳輸速率從4266Mbps提升至5500Mbps，傳輸帶寬從34GB/s提升到了44GB/s，這是人類歷史目前最高速率的內(nèi)存規(guī)格。未來(lái)，這一速率還將分別達(dá)到6400Mbps、51.2GB/s，提升50%之多。

另外，LPDDR4x器件在高速工作時(shí)，時(shí)鐘為2133MHz，且需要一直保持這樣的狀態(tài)。而LPDDR5器件修改了這一設(shè)計(jì)，時(shí)鐘只有800MHz。當(dāng)讀/寫(xiě)工作停止時(shí)，達(dá)到最大工作頻率的WCK信號(hào)也會(huì)停止，從而降低功耗。同時(shí)在低速工作狀態(tài)，LPDDR5也可切換至更低的電壓。