主流存儲(chǔ)器從FPM和EDO到SDR和DDR，再到DDR2 ，這種發(fā)展帶來了先進(jìn)的架構(gòu)、更高的密度、更快的速度、更低的電源電壓、更高的帶寬和更低的功耗。
這些顯著的技術(shù)進(jìn)步提升了DRAM技術(shù)—尤其是將運(yùn)算市場(chǎng)部分提高到更高的性能水平。
DRAM技術(shù)上取得的進(jìn)步伴隨著多內(nèi)核處理器的出現(xiàn)、新的操作系統(tǒng)，以及跨多種不同運(yùn)算平臺(tái)和應(yīng)用的越來越多的不同要求，包括服務(wù)器、工作站、海量存儲(chǔ)系統(tǒng)、超級(jí)計(jì)算機(jī)、臺(tái)式電腦和筆記本電腦和外設(shè)。存儲(chǔ)器技術(shù)的每次轉(zhuǎn)變，對(duì)存儲(chǔ)器的考慮都變得越來越復(fù)雜，但是如果清楚了解了主流的存儲(chǔ)器如何發(fā)展的，以及其中出現(xiàn)的一些折中，設(shè)計(jì)師就可以選擇能很好地滿足他們的平臺(tái)、操作系統(tǒng)和應(yīng)用的高性能存儲(chǔ)器。
速度問題
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sp; 在DDR技術(shù)之前是SDR技術(shù)，在SDR技術(shù)之前，有快速頁/擴(kuò)展數(shù)據(jù)輸出(FP/EDO)存儲(chǔ)器。FP/EDO存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)傳輸是異步的，意味著數(shù)據(jù)/地址/命令信號(hào)沒有供參考的時(shí)鐘信號(hào)。SDR技術(shù)通過提供一個(gè)時(shí)鐘輸入改善了這個(gè)問題，這些信號(hào)可以以這個(gè)時(shí)鐘信號(hào)為基準(zhǔn)，在時(shí)鐘的上升沿(從低到高的轉(zhuǎn)變)發(fā)送數(shù)據(jù)。利用與系統(tǒng)時(shí)鐘同步的DRAM時(shí)鐘引腳，可以獲得比異步存儲(chǔ)器高很多的數(shù)據(jù)速率。
在2000年，市場(chǎng)上引入了DDR SDRAM。DDR技術(shù)通過在時(shí)鐘的上升沿和下降沿傳送數(shù)據(jù)，使速度相對(duì)于SDR倍增。采用DDR，每個(gè)時(shí)鐘周期傳送兩個(gè)數(shù)據(jù)位(每根數(shù)據(jù)線)，而不是SDR的一個(gè)位。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)每個(gè)數(shù)據(jù)線訪問存儲(chǔ)器陣列(數(shù)據(jù)實(shí)際存儲(chǔ)的位置)的兩個(gè)數(shù)據(jù)位。這種過程稱為2字或2n預(yù)取。這里的內(nèi)核時(shí)鐘周期是指存儲(chǔ)器陣列的周期時(shí)間，存儲(chǔ)器陣列的頻率為I/O緩沖器的一半和1/4的數(shù)據(jù)速率。預(yù)取使速度不斷提高，改善效率并增強(qiáng)性能。
DDR2 SDRAM功能非常類似于DDR SDRAM，但是它的一些新特性使得速度更快，DDR3以DDR2為起點(diǎn)，獲得更大的技術(shù)進(jìn)步。DDR具有2n預(yù)取，DDR2具有4n預(yù)取，DDR3具有8n預(yù)取。DDR3的內(nèi)部數(shù)據(jù)周期時(shí)間為外部時(shí)鐘速度的1/8，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的寬度為外部數(shù)據(jù)總線寬度的8倍。DDR3在每個(gè)內(nèi)核時(shí)鐘周期內(nèi)，每根數(shù)據(jù)線從存儲(chǔ)器陣列移出8個(gè)數(shù)據(jù)位到I/O緩沖器中。
其他增強(qiáng)帶寬的特性包括更低的終結(jié)電阻(RTT)值以支持更高的數(shù)據(jù)率。對(duì)于DDR2，其起始值為50Ω，DDR3的起始值為20Ω。
DDR3的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
DDR3實(shí)現(xiàn)了一系列的技術(shù)改善，這些改善強(qiáng)調(diào)更快的速度和更高的性能。DDR3器件設(shè)計(jì)用于高速信號(hào)，改善的引腳排列提供了更多的電源和地，這樣能實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的電源供電。改善的電源分布和地以及改善的基準(zhǔn)信號(hào)，這些加在一起共同改善了信號(hào)質(zhì)量。DDR3 D/Q陣列減小了D/Q失真，使D/Q時(shí)序更緊湊，而全面布局的球珊改善了機(jī)械可靠性。
1．峰值性能提高
因?yàn)镈DR3的性能是DDR2的兩倍，DDR3在DDR2的基礎(chǔ)上速度進(jìn)一步提高。DDR3的最低速率為每秒800Mb，最大為1,600Mb。當(dāng)采用64位總線帶寬時(shí)，DDR3能達(dá)到每秒6,400Mb到12,800Mb。
2．電源電壓
DDR3的電源電壓降低到1.5V，與標(biāo)準(zhǔn)的1.8V DDR2相比，低20%。這對(duì)于低數(shù)據(jù)速率的應(yīng)用來說特別重要，例如移動(dòng)計(jì)算。在移動(dòng)計(jì)算應(yīng)用中節(jié)省15%到20%的功率非常重要，因?yàn)樵谶@種應(yīng)用中功率是很重要的性能指標(biāo)。DDR3的低功耗特性同樣對(duì)于筆記本應(yīng)用來說具有重要的優(yōu)勢(shì)。
3．融合的驅(qū)動(dòng)器
與DDR2的18Ω驅(qū)動(dòng)器相比，DDR3的34Ω驅(qū)動(dòng)器特別針對(duì)每個(gè)通道兩個(gè)模塊以及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。DDR3 SDRAM驅(qū)動(dòng)器還通過降低電容、動(dòng)態(tài)片上終結(jié)(ODT)以及新的校準(zhǔn)方案改善了性能。
為降低輸出驅(qū)動(dòng)器/終結(jié)驅(qū)動(dòng)器組合的輸入電容，DDR3實(shí)現(xiàn)了一種融合的驅(qū)動(dòng)器。這種驅(qū)動(dòng)器可以支持多種終結(jié)值，使用了相同的上拉和下拉驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)的組合。事實(shí)上，融合驅(qū)動(dòng)器的最重要優(yōu)勢(shì)是它能通過重復(fù)使用這些結(jié)構(gòu)來減少電容—這一點(diǎn)是與DDR2 SDRAM的一個(gè)關(guān)鍵的區(qū)別，后者針對(duì)輸出驅(qū)動(dòng)器和終結(jié)驅(qū)動(dòng)器電阻分別使用了不同的結(jié)構(gòu)。
4．動(dòng)態(tài)片上終結(jié)
DDR3的新動(dòng)態(tài)ODT特性具有針對(duì)不同的負(fù)載條件優(yōu)化終結(jié)電阻值的靈活性，這樣可以改善信號(hào)完整性，它還提供了管理終結(jié)功耗的一種方法。動(dòng)態(tài)ODT使DDR3器件能無縫地改變針對(duì)不同模塊發(fā)出的“W
RITE”命令之間的終結(jié)電阻值。該特性是DDR2系統(tǒng)所不能提供的，在同一個(gè)器件上，DDR2需要總線空閑時(shí)間來改變終結(jié)電阻值。
5．主復(fù)位
主復(fù)位是一種新的DDR3特性。主復(fù)位功能改善了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，它消除了未知的啟動(dòng)狀態(tài)，保證具有確定性的初始化和恢復(fù)狀態(tài)。這使控制器免除了確保不發(fā)出非法命令的負(fù)擔(dān)。這種新功能在不需要單獨(dú)復(fù)位每個(gè)控制寄存器或關(guān)斷每個(gè)器件電源的條件下，就能清空DDR3存儲(chǔ)器上的所有狀態(tài)信息。在使器件進(jìn)入到一個(gè)確定的狀態(tài)時(shí)，這既能節(jié)省時(shí)間，又能節(jié)省功耗。DDR3復(fù)位功能在冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)下都是可以實(shí)現(xiàn)的。
行業(yè)應(yīng)用
DDR3最初目標(biāo)是運(yùn)算和圖形密集型應(yīng)用，例如高端臺(tái)式電腦和工作站，在這些應(yīng)用中需要處理大量的信息，以在屏幕上產(chǎn)生栩栩如生的圖像，改善用戶體驗(yàn)。DDR3附加的和寫等待方案還能改善服務(wù)器應(yīng)用中命令總線效率。該市場(chǎng)對(duì)DDR3的需求將可能在下一年度開始增長。筆記本對(duì)DDR3的需求也有望在下一年加速，因?yàn)楣P記本要求更低的系統(tǒng)功耗。在其他應(yīng)用中對(duì)DDR3的需求，例如網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字電視，在2010年也將增長。
市場(chǎng)研究師預(yù)測(cè)DDR3在2008年將占30%的DRAM市場(chǎng)，在2009年將取代DDR2。美光公司的DDR3存儲(chǔ)器目前已經(jīng)可以提供樣片，2008年將批量供貨。初期，將針對(duì)所有應(yīng)用構(gòu)建DDR3模塊，開始將提供針對(duì)臺(tái)式應(yīng)用的UDIMM(2007年)，然后再是針對(duì)筆記本應(yīng)用的SODIMM(2008年)，在2008年下半年將推出針對(duì)服務(wù)器應(yīng)用的RDIMM。最終將在2009年推出VLP DIMM。
美光的DDR3產(chǎn)品利用業(yè)界領(lǐng)先的78nm工藝技術(shù)生產(chǎn)，完全符合JEDEC規(guī)范。當(dāng)前正在批量生產(chǎn)，美光的1GB DDR3器件可以提供一系列的配置(x4、x8和x16)。這些器件將支持從512MB到4GB的模塊密度，以及各種模塊類型，包括UDIMM、SODIMM和RDIMM。美光公司的2GB DDR3器件還有望在2007年夏季實(shí)現(xiàn)甚至更高密度的應(yīng)用
