DDR内存技术更迭20年

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　　本文来自格隆汇专栏：半导体行业观察，作者：李晨光

　　在DDR5内存刚成为主流不久，如今三星又已经率先开始了下一代DDR6内存的早期开发，并预计在2024年之前完成设计。

　　据悉，在近日召开的研讨会上，三星负责测试和系统封装（TSP）的副总裁透露，随着未来内存本身性能的扩大，封装技术也需要不断发展。经证实，三星已经处于下一代DDR6内存的早期开发阶段，将采用MSAP技术。目前，MSAP已经被三星的竞争对手（SK海力士和美光）用于DDR5中。

　　据介绍，下一代DDR6内存不仅将利用MSAP来加强电路连接，而且还将适应DDR6内存中增加的层数。就规格而言，DDR6内存的速度将是现有DDR5内存的两倍，传输速度可达12800 Mbps（JEDEC），超频后的速度可超过17000 Mbps。

　　预计三星将在2024年之前完成其DDR6设计，2025年之后才会有商业化的可能。

　　不知不觉间，从最初KB到GB的跃进，DDR内存已经走过了5代，开始向第6代进发。

　　“百转千回”的内存市场

　　什么是DDR？

　　在回顾DDR发展历程之前，先来了解下DDR是什么。

　　存储分为ROM和RAM。

　　ROM是Read Only Memory的缩写，即只读存储器，是一种只能读出事先所存数据的固态半导体存储器，其特性是一旦储存资料就无法再将其改变或删除，资料并不会因为电源关闭而消失。

　　RAM是Random Access Memory的缩写，即随机存储器，随机是指数据不是线性依次存储，可以以任何顺序访问，而不管前一次访问的是哪一个位置，RAM在掉电之后就会丢失数据。

　　而对于RAM，又分为SRAM（静态随机存储器）和DRAM（动态随机存储器）两大类。

　　SRAM是一种具有静止存取功能的内存，不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据，也就是说加电情况下，不需要刷新，数据不会丢失。SRAM是早期读写最快的存储设备，但其缺点是集成度较低，功耗大，相同的容量体积较大，而且价格较高，少量用于关键性系统以提高效率，譬如CPU的一级缓存，二级缓存。

　　DRAM是最为常见的系统内存，只能将数据保持很短的时间。为了保持数据，DRAM使用电容存储，所以必须隔一段时间刷新一次，如果存储单元没有被刷新，存储的信息就会丢失。

　　后续的SDRAM和DDR SDRAM都是在DRAM的基础上发展而来，同时也属于DRAM中的一种。SDRAM（Synchronous DRAM，同步动态随机存储器），同步是指内存工作需要同步时钟，内部命令的发送与数据的传输都以时钟为基准。

　　DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM，双倍速率SDRAM )的不同之处在于它可以在一个时钟读写两次数据，这样就使得数据传输速度得以加倍。在性能和成本优势下，DDR SDRAM成为了目前电脑和服务器中用的最多的内存，这也就是我们今天要讨论的DDR内存。

　　DDR的演进之路

　　和其他硬件一样，内存遵循着摩根定律，从古老的SIMM到DDR的出现，再以DDR为基础进行迭代，内存标准和规格发生了很大变化。

　　从最初KB到GB的跃进，从单条1GB到单条16GB、32GB的进化，内存容量的发展经历了漫长的过程。

　　在最初的个人电脑上，内存是直接以DIP芯片的形式安装在主板的DRAM插座上面，需要安装8到9颗这样的芯片，容量只有64-256KB，想要扩展十分困难，但这内存容量对于当时的处理器以及程序来说已经足够。不过随着软件程序和新一代80286硬件平台的出现，程序和硬件对内存性能提出了更高要求，为了提高速度并扩大容量，内存必须以独立的封装形式出现，因而诞生了“内存条”的概念。

　　内存条与内存槽

　　在80286主板刚推出的时候，内存条采用了SIMM接口，容量为30pin、256kb，必须是由8片数据位和1 片校验位组成1个bank。因此，我们见到的30pin SIMM一般是四条一起使用。自1982年PC进入民用市场一直到现在，搭配80286处理器的30pin SIMM 内存是内存领域的开山鼻祖。

　　30pin SIMM

　　时间来到上世纪90年代前后，PC技术迎来了新的发展高峰——386和486时代，此时CPU 已经向16bit发展，30pin SIMM 内存已经无法满足需求，其较低的内存带宽已经成为亟待解决的瓶颈，并且其8位的数据总线导致采购成本一点都不低，还会增加故障率。此时，72pin SIMM内存出现了。

　　72pin SIMM

　　72pin SIMM支持32bit快速页模式内存，内存带宽得以大幅度提升。72pin SIMM内存单条容量一般为512KB-2MB，而且仅要求两条同时使用，386、486以及后来的奔腾、奔腾Pro、早期的奔腾II处理器多数会用这种内存。由于其与30pin SIMM 内存无法兼容，因此30pin SIMM内存被时代淘汰出局。

　　早期的内存频率与CPU外频是不同步的，是异步DRAM，细分下去的话包括FPM DRAM（Fast Page Mode DRAM，快速页模式动态存储器）与EDO DRAM（Extended data out DRAM，外扩充数据模式存储器），常见的接口有30pin SIMM与72pin SIMM，工作电压都是5V。

　　FPM DRAM是从早期的Page Mode DRAM上改良过来的，当它在读取同一列数据时，可以连续传输行位址，不需要再传输列位址，可读出多笔资料，这种方法在当时是很先进的。