前言：

　　ddr3內(nèi)存成為主流已經(jīng)有三年多時間了，現(xiàn)在值得大家關(guān)注的除了價格還是價格。內(nèi)存領(lǐng)域，是需要有所改變的時候了。而促進內(nèi)存領(lǐng)域革新的動力就是去年才正式標(biāo)準(zhǔn)化的ddr4內(nèi)存……

一、一再遲到的ddr4

     提到ddr4內(nèi)存，相信大家和有一種熟悉而又陌生的感覺。早在2007年，jedec(電子元件工業(yè)聯(lián)合會)就規(guī)劃出了下一代內(nèi)存ddr4的路線藍(lán)圖，按照jedec的設(shè)想，新一代的ddr4內(nèi)存將于2012年面世，在2013年普及。但是直到去年ddr4標(biāo)準(zhǔn)才正式公布，這比人們想象的時間整整晚了好幾年,ddr4幾乎被大家所遺忘。因此，在jedec藍(lán)圖中ddr4的發(fā)展進程不得不屢次押后。

     ddr4一再難產(chǎn)的一個原因就是ddr3的挖掘潛力遠(yuǎn)超jedec的想像。目前ddr3內(nèi)存的頻率一再提升---- 高頻率已經(jīng)提升到2133mhz上，這已是ddr4內(nèi)存誕生時的初始頻率，而高頻ddr3所提供的性能已遠(yuǎn)能滿足需要也讓英特爾、amd一直對支持ddr4沒有什么熱情。另一個原因是ddr4高頻低壓所帶來的技術(shù)解決難題一直著困擾工程師們，使得內(nèi)存模塊巨頭們在推進ddr4內(nèi)存發(fā)展時顯得相當(dāng)猶豫。

     當(dāng)然，盡管ddr4的出場屢次延后，但ddr4的確有實力將ddr3從性能上拉下馬來。

二、ddr4,新在哪里？ 

1、高頻率、低電壓

    與之前的升級路線類似，ddr4在繼承ddr體系技術(shù)升級平滑、低成本過渡的基礎(chǔ)上，無非是朝著更高的運行頻率、更低的功耗發(fā)展的。這次的ddr4也是如此。首先從運行頻率頻率上來看，ddr4 內(nèi)存的工作頻率將從2133mhz 起跳， 高甚至可以達到4266mhz。這個頻率相比ddr3 內(nèi)存有相當(dāng)大的提升。此外在電壓上，ddr3 內(nèi)存的工作電壓為1.5v，而ddr4內(nèi)存的工作電壓將近一步的降低，預(yù)計 低可以做到1.2v。

2、支持雙信號傳輸機制

　　相對于ddr3，ddr4的一大改進就體現(xiàn)在信號傳輸機制上。它擁有兩種規(guī)格:除了可支持single-endedsignaling信號( 傳統(tǒng)se信號)外，還引入了differentialsignaling( 差分信號技術(shù) )技術(shù)。

　　目前無論是ddr2，還是ddr3，都是采用se信號傳輸機制。se信號傳輸就是一條線路傳輸一個信號，如64bit模組對應(yīng)64條傳輸線路，這種設(shè)計的優(yōu)點是pcb布線工作相對容易，畢竟有多少模組就介紹多少條傳輸線路就ok了，但它越來越難勝任高頻總線的需要.我們都知道，總線頻率的越高，對外界干擾就越敏感。而se信號傳輸機制由于抗電磁干擾性能很低，遇到干擾情況傳輸就變得越不穩(wěn)定�？紤]到ddr4 高頻率可達到4266mhz了，遠(yuǎn)高于目前的ddr3，顯然se信號傳輸機制已經(jīng)不再能滿足要求。怎么辦？ 簡單的作法那就增加多一條線路來傳輸，“雙車道高速行車”的安全性當(dāng)然要高一點：差分信號技術(shù)就利用兩條線路來傳送一個信號，來增加抗干擾能力。比如采用傳統(tǒng)se信號的ddr4內(nèi)存 高可達到3.2gbps傳輸速率，而差分信號版本 高可突破6.4gbps，考慮到ddr4模組位寬達到64bit，換算下來雙通道方案可提供高達102.4gbps的內(nèi)存帶寬。

　　當(dāng)然，se信號與差分信號在規(guī)格上是不可能兼容，這意味著未來存在兩種信號傳輸機制的ddr4內(nèi)存，這兩種內(nèi)存彼此互不兼容。目前jedec內(nèi)部成員也已對兩種ddr4規(guī)格達成了一致，未來平滑升級的se信號版本將出現(xiàn)在市場接替ddr3的地位，差分信號的高頻版ddr4則作為下一代產(chǎn)品。其中鎂光主要推動差分信號技術(shù)的發(fā)展，三星公司則致力于se信號ddr4的商用化。因此，未來你要升級內(nèi)存容量時可要注意了：或許此ddr4非彼ddr4。

2、引入點對點訪問機制

　　位對于ddr3內(nèi)存來說，目前數(shù)據(jù)讀取訪問的機制是雙向傳輸。而在ddr4內(nèi)存中，訪問機制已經(jīng)改為了點對點技術(shù)，這是ddr4整個存儲系統(tǒng)的關(guān)鍵性設(shè)計。

在ddr 3內(nèi)存上，內(nèi)存和內(nèi)存控制器之間的連接采用是通過多點分支總線來實現(xiàn)。這種總線允許在一個接口上掛接許多同樣規(guī)格的芯片。我們都知道目前主板上往往為雙通道設(shè)計四根內(nèi)存插槽，但每個通道在物理結(jié)構(gòu)上只允許擴展更大容量。這種設(shè)計的特點就是當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸量一旦超過通道的承載能力，無論你怎么增加內(nèi)存容量，性能都不見的提升多少。這種設(shè)計就好比在一條主水管可以掛一個水箱或兩個水箱甚至多個水箱，但受制于主管道的大小，即便你可以增加水箱數(shù)量或大小來提升容量，但總的送水率并沒有提升�；蛟S你會發(fā)現(xiàn)，內(nèi)存從8g增加到16g所帶來的性能提升并不比從4g增加到8g時明顯，就是這個原理了。不過，由一個“主”內(nèi)通管道掛載一個或兩相內(nèi)存模塊，支“管道”的增加將會增加pcb板設(shè)計的復(fù)雜性，在高頻下對穩(wěn)定性有一定的負(fù)面影響。

　　因此，ddr 4拋棄了這樣的設(shè)計，轉(zhuǎn)而采用點對點總線：內(nèi)存控制器每通道只能支持唯一的一根內(nèi)存。相比多點分支總線，點對點相當(dāng)于一條主管道只對應(yīng)一個水箱（這種機制的改變其實并不會對傳輸速度產(chǎn)生太大的影響，因為主管道的大小并沒有改變），這樣設(shè)計的好處可以大大簡化內(nèi)存模塊的設(shè)計、更容易達到更高的頻率。不過，點對點設(shè)計的問題也同樣明顯：一個重要因素是點對點總線每通道只能支持一根內(nèi)存，因此如果ddr4內(nèi)存單條容量不足的話，將很難有效提升系統(tǒng)的內(nèi)存總量。當(dāng)然，這難不道聰明的開發(fā)者，3ds封裝技術(shù)就是擴增ddr4容量的關(guān)鍵技術(shù)。

3、3ds封裝技術(shù)，讓“肚”量更大

    3ds（3-dimensional stack，三維堆疊）技術(shù)是ddr4內(nèi)存中 關(guān)鍵的技術(shù)之一，它用來增大單顆芯片的容量。

    3ds技術(shù) 初由美光提出的,它類似于傳統(tǒng)的堆疊封裝技術(shù)，如手機芯片中的arm處理器就是采用堆疊封裝來以減少體積。在3ds技術(shù)中，內(nèi)存模塊使用特殊設(shè)計的主從dram die，其中只有主dram die才與外界內(nèi)存控制器發(fā)生聯(lián)系，從die只是個跟班的小弟，主從dram die之間通過金屬線進行連接。那么ddr4怎么來實現(xiàn)主從dram die連接呢？這里面的秘密就是tsv硅穿孔技術(shù)。

    所謂硅穿孔，就用激光或蝕刻方式在硅片上鉆出小孔，然后填入金屬聯(lián)通孔洞，這樣經(jīng)過硅穿孔的不同硅片之間的信號可以互相傳輸。根據(jù)jedec的說明，在使用了3ds堆疊封裝技術(shù)后，單條內(nèi)存的容量 大可以達到目前產(chǎn)品的8倍之多。舉例來說，目前常見的大容量內(nèi)存單條容量為8gb（單顆芯片512mb，共16顆），未來ddr4 大可以達到64gb，甚至128gb。不過3ds工藝對生產(chǎn)工藝要求很高，良品率在短時間內(nèi)很難得到保證。因此很可能會大幅度提高內(nèi)存的成本和銷售價格，對ddr4的推廣來說是非常不利的。

4、ddr4外觀大變

　　技術(shù)升級并不僅僅體現(xiàn)在內(nèi)部，同樣體現(xiàn)在ddr4的外部。 明顯的變化就是ddr4內(nèi)存的金手指。由于改用點對點總線，ddr4的金手指觸點從ddr3的240個增加到284個(筆記本so-dimm ddr4的觸點為256個)，不過由于每一個觸點的間距從1毫米縮減到0.85毫米，因此ddr4內(nèi)存模塊的長度基本不變。

    此外，為了保護內(nèi)存在高頻率工作下的可靠性，ddr4內(nèi)存的金手指呈彎曲狀。我們都知道，外觀上，傳統(tǒng)內(nèi)存的金手指都是平直的，這樣的設(shè)計在生產(chǎn)時更為簡便，但這種設(shè)計讓內(nèi)存金手指插入內(nèi)存插槽后因受到的摩擦力較大往往導(dǎo)致內(nèi)存的易用性或可靠性上存在一定的瑕疵（君不見，用橡皮擦擦內(nèi)存金手指往往是解決電腦內(nèi)存故障的妙招。）。為了解決這個問題，ddr4的金手指采用弧面設(shè)計不但可以保證ddr4內(nèi)存的金手指和內(nèi)存插槽觸點有足夠的接觸面，信號傳輸穩(wěn)定無虞，又可以讓中間凸起的部分和內(nèi)存插槽產(chǎn)生足夠的摩擦力穩(wěn)定內(nèi)存。唯一的問題在于圓弧形的設(shè)計增加了pcb加工的難度，這將影響ddr4產(chǎn)品的價格和產(chǎn)量。

三、ddr4,何時登場？

    從目前的情況來看，ddr4在今年年底將可能開始試產(chǎn)，明年將開始進入市場,而在2016年左右，ddr4將會徹底取代ddr3成為主流產(chǎn)品。現(xiàn)在，你已經(jīng)可以在鎂光、三星等dram廠商的頁面上查詢到有關(guān)ddr4產(chǎn)品的相關(guān)信息和參數(shù)了，鎂光甚至已經(jīng)開始銷售ddr4內(nèi)存顆粒。至于在平臺方面，目前英特爾、amd并沒有透露將從何時開始支持ddr4。一些消息表明英特爾明年的頂級平臺haswell-ex將開始初步支持ddr4內(nèi)存。如果消息屬實，那么amd也應(yīng)該差不多在同一時間開始支持ddr4，畢竟兩個是冤家對頭。

    不過，ddr4點對點的訪問機制對主板設(shè)計提出了更高的要求：ddr4模組仍采用64bit并行總線與內(nèi)存控制器相連，雙通道設(shè)計則是128bit，但是由于采用點對點訪問機制，那么主板上對應(yīng)的數(shù)據(jù)排線也將達到128條，結(jié)合ddr4內(nèi)存高頻和高帶寬的特點，就要求主板pcb的數(shù)據(jù)線布置更為準(zhǔn)確、可靠。

編輯觀點：不驚艷的大升級

　　盡管ddr4所帶來的技術(shù)改進不能用“驚艷“形容，但在jedec標(biāo)準(zhǔn)支持以及各大dram廠商、amd英特爾等平臺廠商支持下，ddr4內(nèi)存在未來必然成為主流是不容置疑。它的到來也將會顯而易見帶來pc行業(yè)的又一波升級熱潮,你現(xiàn)在需要做的就是往儲錢罐里儲錢就可以了……

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