如果搭配Haswell-E處理器的X99平臺是DDR4的首秀,那麼Skylake為首的Intel 100系列晶片組則正式將DDR4內存推向大眾,現如今DDR4內存的價格不斷走低,已經有全面取代DDR3之勢,相比DDR3內存,DDR4內存頻率起跳就是2133MHz,一些高頻內存都達到了3200MHz,圍繞著DDR4內存的規格及應用下面將以系列篇章形式全面解析DDR4。
DDR4內存新特性
1.外觀 一直以來,內存的金手指都是直線型的,而DDR4這一代,內存的金手指發生了明顯的改變,那就是變得彎曲了。其實一直一來,平直的內存金手指插入內存插槽後,受到的摩擦力較大,因此內存存在難以拔出和難以插入的情況,為了解決這個問題,DDR4將內存下部設計為中間稍突出、邊緣收矮的形狀。在中央的高點和兩端的低點以平滑曲線過渡。這樣的設計既可以保證DDR4內存的金手指和內存插槽觸點有足夠的接觸面,信號傳輸確保信號穩定的同時,讓中間凸起的部分和內存插槽產生足夠的摩擦力穩定內存。
DDR4內存新特性
2.帶寬和頻率 DDR4內存顯著提高了頻率和帶寬,在DDR在發展的過程中,一直都以增加數據預取值為主要的性能提升手段。但到了DDR4時代,數據預取的增加變得更為困難,所以推出了Bank Group的設計。每個Bank Group可以獨立讀寫數據,這樣一來內部的數據吞吐量大幅度提升,可以同時讀取大量的數據,內存的等效頻率在這種設置下也得到巨大的提升。DDR4架構上採用了8n預取的Bank Group分組,包括使用兩個或者四個可選擇的Bank Group分組,這將使得DDR4內存的每個Bank Group分組都有獨立的激活、讀取、寫入和刷新操作,從而改進內存的整體效率和帶寬。如此一來如果內存內部設計了兩個獨立的Bank Group,相當於每次操作16bit的數據,變相地將內存預取值提高到了16n,如果是四個獨立的Bank Group,則變相的預取值提高到了32n。
3DS(3-Dimensional Stack,三維堆疊)技術
3.容量 DDR4內存使用了3DS(3-Dimensional Stack,三維堆疊)技術,用來增大單顆晶片的容量,單條內存容量被提升至128GB,而即使是消費桌面版也有16GB,四條就可以組建64GB容量。3DS技術最初由美光提出的,它類似於傳統的堆疊封裝技術,比如手機晶片中的處理器和存儲器很多都採用堆疊焊接在主板上以減少體積—堆疊焊接和堆疊封裝的差別在於,一個在晶片封裝完成後、在PCB板上堆疊;另一個是在晶片封裝之前,在晶片內部堆疊。一般來說,在散熱和工藝允許的情況下,堆疊封裝能夠大大降低晶片面積,對產品的小型化是非常有幫助的。在DDR4上,堆疊封裝主要用TSV矽穿孔的形式來實現。
4.電壓和功耗 DDR4內存電壓降至1.2V,另外DDR4內存還採用了TCSE ( Temperature Compensated Self-Refresh,溫度補償自刷新,主要用於降低存儲晶片在自刷新時消耗的功率)、TCARtemperature Compensated Auto Refresh,溫度補償自動刷新,和T CSE類似)、DBI(Data Bus Inversion,數據總線倒置,用於降低VDDQ電流,降低切換操作)等新技術,降低內存運行功耗。
進入到DDR4內存時代,內存製造商數量又出現了不少新鮮面孔,但內存顆粒(DRAM)上遊生廠商就剩下三星、SK Hynix和美光,在DDR3時代風躁一時的爾必達並沒有拿出相應的產品。內存的性能(頻率和時序)影響因素最重要莫過於內存顆粒本身,內存顆粒的特性決定了內存可以達到的內存頻率和時序,高的頻率和低的時序組合就是更出色的內存讀寫性能。下面就來介紹三星、SK Hynix和美光各自DDR4內存顆粒。
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