《黑神话:悟空》,你玩过了吗?这一现象级的游戏不仅带热了中国的游戏产业,而且游戏对于处理器、内存、存储和操作系统等方面的更高要求,也掀起了一股新的装机热。
在游戏、AIPC等终端应用的带动下,消费级模组的用户对带宽的需求持续增加,即对整个内存的速率要求不断提升。从技术的角度说,这将给整个内存条的信号完整性带来极大挑战,当然也让CKD(DDR5时钟驱动器芯片)有了更大的用武之地。“可以预见,未来此种需求导向将会常态化。内存模组厂商将更多地依托CKD产品,进一步提升产品的性能,并且实现模组产品的差异化。CKD产品本身也会不断向前快速迭代。”Rambus大中华区总经理苏雷如是说。
Rambus大中华区总经理苏雷
Rambus是内存接口芯片领先供应商。大约从十年前开始,Rambaus首次涉足此领域。大约八年前,Rambus收购了Inphi公司的内存接口业务,Inphi为Rambus带来了DDR2和DDR3的丰富经验,整合后的团队以DDR4为新开端,开启了公司发展的新篇章。功夫不负有心人,Rambus在业内率先推出了完整的DDR5 RCD/DB芯片组,可以4800MT/s的速率运行。在之后的每一代产品中,Rambus都保持了在RCD(寄存器时钟驱动器)方面的领先地位,并且不断扩大产品组合,覆盖SPD Hub、温度传感器、服务器PMIC以及CKD等。
Rambus致力于让数据传输更快、更安全。2023年,Rambus各项业务发展强劲,产品业务收入达到2.25亿美元。公司业务主要围绕数据中心应用展开,75%的收入来自于数据中心。众所周知,Rambus的技术优势主要体现在大容量服务器内存模块,即RDIMM上。由于用户对内存速率的要求越来越高,促使Rambus将已经大规模应用于服务器领域的内存技术创新,逐步应用于客户端。
Rambus最新推出的DDR5客户端时钟驱动器,是第一款专门针对客户端内存DIMM市场的产品,它将Rambus业界领先的内存接口芯片产品扩展到了高性能PC领域。
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都没有增强信号完整性的逻辑电路。因此,CPU直接将最多4个差分时钟驱动到DIMM和该模块上的DRAM集合。但是,时钟源自一个功耗非常大的SoC,并且其中有很多电源噪声。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。Rambus内存互连芯片业务部门产品营销副总裁John Eble表示,随着速率越来越高,由于电源、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,这使得同步内存接口的时序预算收敛成为一个不能回避的挑战。
Rambus内存互连芯片业务部门产品营销副总裁John Eble
DDR5客户端时钟驱动器是一种信号完整性时序增强芯片。它可以恢复DIMM上各个DRAM的时钟幅度和时序保真度。在单相锁环模式下,CKD接收来自CPU的单个时钟,恢复时钟的幅度,并通过锁相环(PLL)减少抖动,然后输出4个干净的副本。此外,CKD取代了从CPU到模块的多达4个连接的需求,以减少CPU引脚和功耗,从而简化主板布线。
由于DDR5模块是双通道的,所以有一种双锁相环模式,DIMM的两半可以彼此独立地运行;还有一个时钟锁相环旁路模式,用于向后兼容。John Eble表示,CKD产品是客户端DIMM的一个关键区别。从6400MT/s开始,高于该速率的DIMM被称为CUDIMM和CSODIMM。
Rambus最新推出的完全兼容的DDR5客户端时钟驱动器产品,支持高达 7200MT/s速率的CUDIMM和CSODIMM,能够满足于未来几代客户端的应用需求。“这些高带宽DIMM将首先被引入台式机与笔记本电脑,以其高性能更好地支持人工智能、游戏和内容创作。”John Eble强调说,“我们提供一个针对客户端 DIMM的芯片组解决方案,它集成了CKD器件及SPD Hub。我们希望利用自身广泛的服务器内存专业知识,满足不断增长的PC尤其是AIPC的新需求。”
随着数据速率的不断提高,信号完整性和电源完整性管理正变得越来越至关重要。Rambus在高性能内存领域拥有30多年的经验,以SI/PI专业知识著称。这些专业知识帮助DDR5内存接口芯片以更高的产出率为服务器和客户端DIMM 提供出色的信号完整性和电源效率。
所有速率高于6400MT/s的客户端模块都需要CKD。而4800MT/s和5600MT/s数据速率的DDR5客户端内存模块当中,是不需要CKD芯片的。Rambus解决方案是更高性能的支撑者和推动者。
来自Rambus的CKD芯片将支持现有的6400MT/s和未来的7200MT/s数据传输速率,可以被应用于CUDIMM和CSODIMM上。在单PLL模式下,CKD将接收一个时钟,在双PLL模式下接收两个时钟,并可根据DRAM容量和配置驱动最多输出4个高精度时钟。CKD可以通过其I2C和I3C边带接口进行配置和拉取,该接口由SPD Hub进行缓冲。Rambus正在积极支持多代DDR5 RCD,每一代都与特定的DIMM速率相关联。John Eble表示,Rambus将推出一系列CKD产品,以支持更高的DDR5速率和未来的DDR世代。
苏雷介绍说,Rambus DDR CKD目前已经量产,在大中华区面向的主要客户是内存模组厂、DRAM颗粒原厂等。同时,Rambus也与PC、笔记本电脑的OEM、ODM厂商以及主板厂商进行密切合作,共同支持生态的健康发展。
“我们的新产品支持高达7200MT/s的速率。未来,DDR5预计将扩展到 8400MT/s。这就需要一个发展路线图,以达到更高的DDR5速率。”John Eble表示,“随着我们走向越来越高的数据速率,用于维持内存系统同步操作的可用时序预算正在缩小。因此,时序精度还需要在绝对规模上继续提高。另外,预计有源组件将继续发挥更大的作用,来维护信号的完整性。Rambus在信号完整性方面的领导地位和专业知识变得更加至关重要。”
我们现在看到的DDR5的路线图所规划的原生DRAM设备最高数据传输速率为8400MT/s。在服务器端,一项具有突破性的技术是使用多路复用技术来扩展带宽上限,同时在每个内存插槽上提供更高的带宽。通过多路复用,主机可以在交替的时钟周期中寻址两组DRAM。这允许主机内存总线以原生DRAM设备数据速率的两倍运行。JEDEC(固态技术协会)已经宣布了最新的MRDIMM,它将使用原生DDR5 6400MT/s DRAM设备。通过多路复用,MRDIMM能够将带宽扩展到12.8 Gbps。随着DDR5 DRAM的速率扩展到6400 MT/s以上,若采用多路复用技术,可进一步提高DIMM内存插槽的带宽。
随着AI和边缘AI模型以及应用越来越多地涉及DDR内存,用于AI加速器的DDR内存需要提供更高的性能、更低的延迟和更高的可靠性,以处理实时推理任务。此外,更高的内存容量也变得更加关键,它将允许加载大型参数与模型,从而快速响应不断增长的数据处理需求。John Eble分析说:“未来版本的DDR内存预计将继续提供更高的带宽和容量。这肯定需要对CKD等产品进行更新,甚至需要对架构和内存设计进行更改。这些将由相应的JEDEC标准来决定。不过目前相关标准还未建立。Rambus将积极参与未来内存标准的制定,并持续为行业提供尖端的内存芯片和解决方案。”