“凭借在高性能内存架构和信号完整性方面的丰富经验,Rambus具有独特的优势,能够以必要的性能和可靠性批量供应DDR5的内存接口芯片。同时,通过提供完整的客户端解决方案并加速整个设计周期来缩短产品上市时间,使芯片设计人员可以专注于产品的其他方面,从而更迅速地将其解决方案推向市场。”John Eble说道。
在数字化浪潮推动下,PC不再是简单生产力工具,而是正日益演变为企业运营的核心组成部分。这一转变,直接催生了PC领域对更高带宽和更低延迟内存的需求增长。与此同时,随着AI 2.0时代的到来,众多AI应用正快速向客户端迁移,也对PC设备的内存性能提出了更为严苛的要求。
DDR5开启内存新时代
在这一背景下,DDR5作为新一代内存技术标准,凭借高带宽、低功耗和大容量等特性,正逐步在PC市场中占据主导地位。然而,需要指出的是,随着DDR5传输速率的不断提升,其时钟信号频率也随之增高,这导致时钟信号的完整性问题越发显著,成为亟待解决的技术挑战。
在高性能内存技术领域,Rambus扮演着关键角色,致力于使数据传输更快更安全。成立于1990年的Rambus,经过三十余年的发展和创新在全球范围内拥有超过650名员工,其中70%为工程技术人员,凭借深厚的技术积累,持有超过2700项基础专利。目前,Rambus的主要业务包括内存接口芯片、半导体IP授权和基础专利授权,服务的市场主要包括数据中心和边缘设备,面向的应用涉及5G、汽车、自动驾驶、物联网等。
在前不久举办的2024 Rambus DDR5 CKD新品发布暨媒体沟通会上,比特网对Rambus内存互连芯片业务部门产品营销副总裁John Eble和Rambus大中华区总经理苏雷进行了采访,他们详细介绍了Rambus适用于下一代高性能台式电脑和笔记本电脑的DDR5客户端时钟驱动器(CKD),并就Rambus在DDR5领域的技术突破与创新,以及行业的发展趋势进行了深入分享。
据了解,Rambus的技术开发主要聚焦于大容量服务器内存模块,也就是RDIMM。该服务器芯片组包含多个关键组件:一是寄存器时钟驱动器(RCD),可以恢复、重新定时并发送时钟和命令地址总线的副本到模块上的DRAM;二是电源管理芯片(PMIC),接收标称12伏的输入电源,并高效、高精度地生成模块上的各种电源;三是串行检测集线器(SPD Hub),通过其非易失性存储器向主机提供DIMM配置信息,并充当I2C和I3C边带接口的双向再驱动中心,同时嵌入内部高精度温度传感器,用于读取DIMM中心点的温度;四是两个位于DIMM两端的独立温度传感器,以更高的空间分辨率获取服务器温度,尤其是在DRAM附近。
John Eble指出,随着内存速度的不断提升,已部署在服务器领域的技术创新将逐步渗透到客户端领域。而目前用于台式机和工作站的无缓冲DIMM以及用于笔记本电脑的SO-DIMM均缺乏增强信号完整性的逻辑电路。CPU直接将最多四个差分时钟驱动到DIMM和该模块上的DRAM结合,但时钟源自功耗较大的SoC,且易受电源噪声干扰。并且,时钟信号需要逃离密集的CPU引脚区域,穿过主板,向上到达DIMM插槽,再到DIMM上的目标DRAM。
然而,随着速度越来越高,受电源、感应抖动串扰和衰减引起的抖动放大等因素影响,单位比特时间内引入的抖动量也会增加,这对同步内存接口的时序预算收敛构成了严峻挑战。
John Eble表示:“DDR5客户端时钟驱动器(CKD)作为一种信号完整性时序增强芯片,可以恢复DIMM上各个DRAM的时钟幅度与时序保真度。在单相锁环模式下,CKD接收来自CPU的单个时钟,恢复时钟幅度,利用锁相环(PLL)技术有效降低抖动,最终输出四个干净的副本。此外,CKD还替代了传统上需由CPU至模块间多达4条连接的需求,缩减了CPU的引脚与功耗,并简化了主板的布线设计。DDR5内存通常以双通道方式工作,因此还有双锁相环模式,使DIMM的两半可以独立运行。同时,为了确保向后兼容性,还提供了时钟锁相环旁路模式。”
Rambus内存互连芯片业务部门产品营销副总裁 John Eble
Rambus DDR5 CKD推动内存技术革新
基于此,Rambus推出了DDR5客户端时钟驱动器(CKD),使新的客户端DIMM(CSODIMM和CUDIMM)能够以高达7200 MT/s的先进数据传输速率运行,为未来几代的客户端提供坚实的支撑。这些高带宽的DIMM将率先应用于台式机和笔记本电脑,以满足人工智能、游戏和内容创作等领域对极致性能的需求。
值得一提的是,据苏雷介绍,Rambus DDR CKD目前已经量产,并且面向全球客户出货状态中。在大中华区面向的主要客户是内存模组厂、DRAM颗粒原厂。但同时,我们也和PC、笔电的OEM、ODM厂商、主板厂商进行密切合作,共同支持好产业链的整体发展。
Rambus大中华区总经理 苏雷
与此同时,Rambus还推出一款针对客户端DIMM的芯片组解决方案,集成了CKD器件和SPD Hub。Rambus正在利用其广泛的服务器内存专业知识来满足不断增长的客户端PC需求,尤其是AIPC。
事实上,所有速率超过6400MT/s的客户端模块都离不开CKD的支持。因此,Rambus的解决方案不仅为高性能提供了稳固的基石,更成为推动性能进一步提升的关键力量。
Rambus的CKD芯片支持现有的6400MT/s及未来的7200MT/s数据传输速率,可广泛应用于CUDIMM和CSODIMM上。在单PLL模式下,CKD能接收一个时钟信号;在双PLL模式下,则可接收两个时钟信号,并根据DRAM的容量和配置驱动最多四个高精度输出时钟。同时,CKD支持通过I2C和I3C边带接口进行配置和数据拉取,这些接口均由SPD Hub提供缓冲。
“Rambus是提供DDR5内存接口芯片解决方案的领导者,并且不断发展规范以满足生态系统的需求。Rambus现在不仅为服务器RDIMM提供芯片组解决方案,而且还与主要的DRAM供应商和SOC供应商合作,推出用于CUDIMM和CSODIMM的新型客户端芯片组。”John Eble说。
写在最后:
DDR5内存作为新一代的主流规格,其市场需求的快速增长正在成为行业发展的重要推动力。数据显示,2023年底DDR5渗透率约为25%-30%。另据TrendForce预测,DDR5渗透率将在2024年第三季度突破50%。
Rambus推出的DDR5客户端时钟驱动器不仅有效解决了高速传输中的信号完整性问题,更为未来PC性能的持续提升奠定了坚实基础。可以肯定的是,随着DDR5渗透率的不断提升,Rambus凭借其独特的技术优势和丰富的经验积累,将在高性能内存领域扮演着更加重要的角色。