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DDR3

鎖定
DDR3是一種計算機內存規格。它屬於SDRAM家族的內存產品,提供了相較於DDR2 SDRAM更高的運行效能與更低的電壓,是DDR2 SDRAM(同步動態動態隨機存取內存)的後繼者(增加至八倍)。
中文名
DDR3
外文名
DDR3
屬    性
電腦內存規格
特    點
更省電、傳輸效率更快
使用接口
SSTL 15的I/O
工作電壓
1.35V~1.5V
包裝方式
CSP、FBGA封裝方式包裝
新增功能
CWD、Reset、ZQ、SRT、RASR功能

DDR3技術概論

CWD是作為寫入延遲之用,Reset提供了超省電功能的命令,可以讓DDR3 SDRAM內存顆粒電路停止運作、進入超省電待命模式,ZQ則是一個新增的終端電阻校準功能,新增這個線路腳位提供了ODCE(On Die Calibration Engine)用來校準ODT(On Die Termination)內部終端電阻,新增了SRT(Self-Reflash Temperature)可編程化温度控制內存時脈功能,SRT的加入讓內存顆粒在温度、時脈和電源管理上進行優化,可以説在內存內,就做了電源管理的功能,同時讓內存顆粒的穩定度也大為提升,確保內存顆粒不致於工作時脈過高導致燒燬的狀況,同時DDR3 SDRAM還加入PASR(Partial Array Self-Refresh)局部Bank刷新的功能,可以説針對整個內存Bank做更有效的資料讀寫以達到省電功效。

DDR3新型設計

DDR3預借機 DDR3預借機
1.8bit預取設計,而DDR2為4bit預取,這樣DRAM內核的頻率只有等效數據頻率的1/8,DDR3-800的核心工作頻率(內核頻率)只有100MHz。
2.採用點對點的拓撲架構,以減輕地址/命令與控制總線的負擔。
3.採用100nm以下的生產工藝,將工作電壓從DDR2的1.8V降至1.5V,增加異步重置(Reset)與ZQ校準功能。

DDR3與DDR2比較

1.突發長度(Burst Length,BL):由於DDR3的預取為8bit,所以突發傳輸週期(Burst Length,BL)也固定為8,而對於DDR2和早期的DDR架構系統,BL=4也是常用的,DDR3為此增加了一個4bitBurst Chop(突發突變)模式,即由一個BL=4的讀取操作加上一個BL=4的寫入操作來合成一個BL=8的數據突發傳輸,屆時可通過A12地址線來控制這一突發模式。而且需要指出的是,任何突發中斷操作都將在DDR3內存中予以禁止,且不予支持,取而代之的是更靈活的突發傳輸控制(如4bit順序突發)。
2.尋址時序(Timing):就像DDR2從DDR轉變而來後延遲週期數增加一樣,DDR3的CL週期也將比DDR2有所提高。DDR2的CL範圍一般在2~5之間,而DDR3則在5~11之間,且附加延遲(AL)的設計也有所變化。DDR2時AL的範圍是0~4,而DDR3時AL有三種選項,分別是0、CL-1和CL-2。另外,DDR3還新增加了一個時序參數——寫入延遲(CWD),這一參數將根據具體的工作頻率而定。
3.DDR3新增的重置(Reset)功能:重置是DDR3新增的一項重要功能,併為此專門準備了一個引腳。DRAM業界很早以前就要求增加這一功能,如今終於在DDR3上實現了。這一引腳將使DDR3的初始化處理變得簡單。當Reset命令有效時,DDR3內存將停止所有操作,並切換至最少量活動狀態,以節約電力。 在Reset期間,DDR3內存將關閉內在的大部分功能,所有數據接收與發送器都將關閉,所有內部的程序裝置將復位,DLL(延遲鎖相環路)與時鐘電路將停止工作,而且不理睬數據總線上的任何動靜。這樣一來,將使DDR3達到最節省電力的目的。
4.DDR3新增ZQ校準功能:ZQ也是一個新增的腳,在這個引腳上接有一個240歐姆的低公差參考電阻。這個引腳通過一個命令集,通過片上校準引擎(On-Die Calibration Engine,ODCE)來自動校驗數據輸出驅動器導通電阻與ODT的終結電阻值。當系統發出這一指令後,將用相應的時鐘週期(在加電與初始化之後用512個時鐘週期,在退出自刷新操作後用256個時鐘週期、在其他情況下用64個時鐘週期)對導通電阻和ODT電阻進行重新校準。
5.參考電壓分成兩個:在DDR3系統中,對於內存系統工作非常重要的參考電壓信號VREF將分為兩個信號,即為命令與地址信號服務的VREFCA和為數據總線服務的VREFDQ,這將有效地提高系統數據總線的信噪等級。
6.點對點連接(Point-to-Point,P2P):這是為了提高系統性能而進行的重要改動,也是DDR3與DDR2的一個關鍵區別。在DDR3系統中,一個內存控制器只與一個內存通道打交道,而且這個內存通道只能有一個插槽,因此,內存控制器與DDR3內存模組之間是點對點(P2P)的關係(單物理Bank的模組),或者是點對雙點(Point-to-two-Point,P22P)的關係(雙物理Bank的模組),從而大大地減輕了地址/命令/控制與數據總線的負載。而在內存模組方面,與DDR2的類別相類似,也有標準DIMM(台式PC)、SO-DIMM/Micro-DIMM(筆記本電腦)、FB-DIMM2(服務器)之分,其中第二代FB-DIMM將採用規格更高的AMB2(高級內存緩衝器)。 面向64位構架的DDR3顯然在頻率和速度上擁有更多的優勢,此外,由於DDR3所採用的根據温度自動自刷新、局部自刷新等其它一些功能,在功耗方面DDR3也要出色得多,因此,它可能首先受到移動設備的歡迎,就像最先迎接DDR2內存的不是台式機而是服務器一樣。在CPU外頻提升最迅速的PC台式機領域,DDR3未來也是一片光明。Intel所推出的新芯片-熊湖(Bear Lake),其將支持DDR3規格,而AMD也預計同時在K9平台上支持DDR2及DDR3兩種規格。

DDR3內存改進

邏輯Bank數量
DDR2 SDRAM中有4Bank和8Bank的設計,目的就是為了應對未來大容量芯片的需求。而DDR3很可能將從2Gb容量起步,因此起始的邏輯Bank就是8個,另外還為未來的16個邏輯Bank做好了準備。
封裝(Packages)
DDR3由於新增了一些功能,所以在引腳方面會有所增加,8bit芯片採用78球FBGA封裝,16bit芯片採用96球FBGA封裝,而DDR2則有60/68/84球FBGA封裝三種規格。並且DDR3必須是綠色封裝,不能含有任何有害物質
降低功耗
DDR3內存在達到高帶寬的同時,其功耗反而可以降低,其核心工作電壓從DDR2的1.8V降至1.5V,相關數據預測DDR3將比現時DDR2節省30%的功耗,當然發熱量我們也不需要擔心。就帶寬和功耗之間作個平衡,對比現有的DDR2-800產品,DDR3-800、1066及1333的功耗比分別為0.72X、0.83X及0.95X,不但內存帶寬大幅提升,功耗表現也比上代更好

DDR3性能優勢

(1)功耗和發熱量較小:吸取了DDR2的教訓,在控制成本的基礎上減小了能耗和發熱量,使得DDR3更易於被用户和廠家接受。
(2)工作頻率更高:由於能耗降低,DDR3可實現更高的工作頻率,在一定程度彌補了延遲時間較長的缺點,同時還可作為顯卡的賣點之一,這在搭配DDR3顯存的顯卡上已有所表現。
(3)降低顯卡整體成本:DDR2顯存顆粒規格多為16M X 32bit,搭配中高端顯卡常用的128MB顯存便需8顆。而DDR3顯存顆粒規格多為32M X 32bit,單顆顆粒容量較大,4顆即可構成128MB顯存。如此一來,顯卡PCB面積可減小,成本得以有效控制,此外,顆粒數減少後,顯存功耗也能進一步降低。
(4)通用性好:相對於DDR變更到DDR2,DDR3對DDR2的兼容性更好。由於針腳、封裝等關鍵特性不變,搭配DDR2的顯示核心公版設計的顯卡稍加修改便能採用DDR3顯存,這對廠商降低成本大有好處。
DDR3顯存在新出的大多數中高端顯卡上得到了廣泛的應用。 許多低端的顯卡也有采用DDR3顯存的。

DDR3發展歷史

2002年 DDR3宣稱
早在2002年6月28日,JEDEC就宣佈開始開發DDR3內存標準,但從2006的情況來看,DDR2才剛開始普及,DDR3標準更是連影也沒見到。不過已經有眾多廠商拿出了自己的DDR3解決方案,紛紛宣佈成功開發出了DDR3內存芯片,從中我們彷彿能感覺到DDR3臨近的腳步。而從已經有芯片可以生產出來這一點來看,DDR3的標準設計工作也已經接近尾聲。
2008年 DDR3的市場份額將達到55%
半導體市場調查機構iSuppli預測DDR3內存將會在2008年替代DDR2成為市場上的主流產品,iSuppli認為在那個時候DDR3的市場份額將達到55%。截至2008年11月底的情況看,這個預期還是比較準確,市場上已經佔據了很多運行頻率為1066,1333,1600,甚至2000MHz的DDR3內存,接口類型有204和240 PIN兩種。不過,就具體的設計來看,DDR3與DDR2的基礎架構並沒有本質的不同。從某種角度講,DDR3是為了解決DDR2發展所面臨的限制而催生的產物。
DDR3內存新特點
由於DDR2內存的各種不足,制約了其進一步的廣泛應用,DDR3內存的出現,正是為了解決DDR2內存出現的問題,具體有:
更先進的地址/命令與控制總線的拓樸架構
在保證性能的同時將能耗進一步降低
為了滿足這些要求,DDR3內存在DDR2內存的基礎上所做的主要改進包括:
8bit預取設計,DDR2為4bit預取,這樣DRAM內核的頻率只有接口頻率的1/8,DDR3-800的核心工作頻率只有100MHz。
採用點對點的拓樸架構,減輕地址/命令與控制總線的負擔。
2009年單根PC內存條的容量已達到了驚人的32GB
在2009年冬季即將結束,三星正式推出目前世界上單顆密度最大的DDR3芯片,基於50納米製造工藝,推單顆容量到了4Gb,這個終於使得我們可以更快的跨入64位的時代,因為單根PC內存條的容量已達到了驚人的32GB。 新的芯片比先前的DDR3芯片功耗降低了40%,
其次,這也為單根32GB的內存條的上市掃清了障礙,最初面市的32GB的RDIMM內存用於服務器領域採取雙面封裝(每一面由4×4GDDR3芯片組成),同時會面對桌面市場提供8G的UDIMM內存提供給工作站和PC平台,以及8GB的SO-DIMM筆記本電腦內存。 新的低功耗DDR3內存設計工作電壓為1.35V,比之前1.5V的DDR3芯片降低大約20%功耗,同時最大吞吐速度達到1.6Gbps。 另外,DDR2的價格恐怕會依然疲軟,我在想我的本本是不是應該升級到DDR2 4GB了呢?而根據IDC的預測DDR3內存市場份額將從目29%到2011年達到72%。