详解DDR4技术参数

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! ?; H' o2 w( t& f! Z1背景

第四代双倍数据率同步动态随机存取存储器
（英文：Double-Data-Rate Fourth Generation Synchronous Dynamic Random Access Memory，简称为DDR4 SDRAM），是一种高带宽的电脑存储器规格。它属于SDRAM家族的存储器产品，是自1970年DRAM开始使用以来，现时最新的存储器规格，旨在全面取代旧有的存储器规格.
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! i# b( m: N( Q6 e- i$ ~2处理器的升级


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　　　　　　　　　i7 Haswell-E架构图解
  每次内存升级换代时，必须支持的就是处理器。Haswell-E平台的内存同IVB-E/SNB-E一样为四通道设计，DDR4内存频率原生支持2133MHz，这相较IVB-E的DDR3原生1866MHz，起始频率有不小的提升。Haswell-E作为新的旗舰提升最大两点一个是6核升级8核，另一点是对DDR4的支持。上市初期整体成本相当高，并且不会同时支持DDR3和DDR4内存，所以增加了DDR4普及的门槛。
3DDR4 的速率

DDR4-1600 MT/s
DDR4-1866 MT/s
DDR4-2133 MT/s
DDR4-2400 MT/s
DDR4-2666 MT/s
4 E& [# Q2 A, QDDR4-3200 MT/s
6 f% W" o6 R  h. H科学点以后都用MT/s的单位了。拿常见的DDR4-2133 来说，每根数据信号线，现在每秒传输的数据约为2.133 Gbps，换算成常见的带宽是266MB/s,DQS,CLK的频率就到1.3Ghz

4DDR4 封装

' ?! f3 d) M9 f7 x$ E" }DDR4在使用了3DS堆叠封装技术后，单条内存的容量最大可以达到目前产品的8倍之多。
举例来说，目前常见的大容量内存单条容量为8GB(单颗芯片512MB，共16颗)，而DDR4则完全可以达到64GB，甚至128GB。
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: H# E0 t% U( f. d0 @% r               3DS堆叠封装技术
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! c0 D3 L& {0 \6 D* h; u5DDR4 内存条分类及外形

DDR4 内存条分类及外形
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8 @: q) M' `/ }# ]4 ^DDR4内存金手指变的弯曲了，并没有沿着直线设计，这究竟是为什么呢？
, S- q) f5 v( l2 Y" c一直一来，平直的内存金手指插入内存插槽后，受到的摩擦力较大，因此内存存在难以拔出和难以插入的情况，为了解决这个问题，DDR4将内存下部设计为中间稍突出、边缘收矮的形状。在中央的高点和两端的低点以平滑曲线过渡。这样的设计既可以保证DDR4内存的金手指和内存插槽触点有足够的接触面，信号传输确保信号稳定的同时，让中间凸起的部分和内存插槽产生足够的摩擦力稳定内存。但本人认为：其实是为了更好的信号完整性。
, l! E3 d$ N  N5 T　　接口位置同时也发生了改变，金手指中间的“缺口”位置相比DDR3更为靠近中央。在金手指触点数量方面，普通DDR4内存有284个，而DDR3则是240个，每一个触点的间距从1mm缩减到0.85mm。
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                        流线型金手指
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6关于DDR4的电压
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/ i( T1 x* j9 XDDR4 不仅采用3DS的封装形式，而且都是采用的20nm以下的工艺来制造的。电压从DDR3的1.5V降低至DDR4的1.2V,动态范围是1.05--1.2V.移动版本的SO-DIMM DDR4的电压还会更低。
但是由于DDR4的最大电流值仅和DDR3相当。对于服务器市场，还需要提供Banks切换特性，所以使得服务器用DDR4存储器
: S$ v" L& }; T  M% K  I* }与桌面版本的DDR4存储器从物理层面上就无法互用。对与服务器供应商来说，有可能是一个巨大的市场哦。
7频率和带宽，Bank Group架构


DDR4最重要的使命当然是提高频率和带宽。DDR4内存的每个针脚都可以提供2Gbps(256MB/s)的带宽，DDR4-3200那就是51.2GB/s，比之DDR3-1866高出了超过70％。在DDR在发展的过程中，一直都以增加数据预取值为主要的性能提升手段。但到了DDR4时代，数据预取的增加变得更为困难，所以推出了Bank Group的设计。Bank Group架构又是怎样的情况？
具体来说就是每个Bank Group可以独立读写数据，这样一来内部的数据吞吐量大幅度提升，可以同时读取大量的数据，内存的等效频率在这种设置下也得到巨大的提升。DDR4架构上采用了8n预取的Bank Group分组，包括使用两个或者四个可选择的Bank Group分组，这将使得DDR4内存的每个Bank Group分组都有独立的激活、读取、写入和刷新操作，从而改进内存的整体效率和带宽。如此一来如果内存内部设计了两个独立的Bank Group，相当于每次操作16bit的数据，变相地将内存预取值提高到了16n，如果是四个独立的Bank Group，则变相的预取值提高到了32n。
) X1 C" b7 z. f6 G7 H  m/ Y如果说Bank Group是DDR 4内存带宽提升的关键技术的话，那么点对点总线则是DDR4整个存储系统的关键性设计，对于DDR3内存来说，目前数据读取访问的机制是双向传输。而在DDR4内存中，访问机制已经改为了点对点技术，这是DDR4整个存储系统的关键性设计。
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0 s* Q, h  Q% j7 r9 H& p6 G在DDR3内存上，内存和内存控制器之间的连接采用是通过多点分支总线来实现。这种总线允许在一个接口上挂接许多同样规格的芯片。我们都知道目前主板上往往为双通道设计四根内存插槽，但每个通道在物理结构上只允许扩展更大容量。这种设计的特点就是当数据传输量一旦超过通道的承载能力，无论你怎么增加内存容量，性能都不见的提升多少。这种设计就好比在一条主管道可以有多个注水管，但受制于主管道的大小，即便你可以增加注水管来提升容量，但总的送水率并没有提升。因此在这种情况下可能2GB增加到4GB你会感觉性能提升明显，但是再继续盲目增加容量并没有什么意义了，所以多点分支总线的好处是扩展内存更容易，但却浪费了内存的位宽。
因此，DDR4抛弃了这样的设计，转而采用点对点总线：内存控制器每通道只能支持唯一的一根内存。相比多点分支总线，点对点相当于一条主管道只对应一个注水管，这样设计的好处可以大大简化内存模块的设计、更容易达到更高的频率。不过，点对点设计的问题也同样明显：一个重要因素是点对点总线每通道只能支持一根内存，因此如果DDR4内存单条容量不足的话，将很难有效提升系统的内存总量。当然，这难不道开发者，3DS封装技术就是扩增DDR4容量的关键技术。
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