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DDR2 SDRAM一出现就迅速得到服务器、工作站和个人计算机OEM厂商的广泛支持,DDR2存储器具有高数据速率、低功耗以及高密度特点,这些特点也适合当前数字消费电子产品的应用需求,如机顶盒和数码相机等。本文对比分析了DDR2相对传统存储器的性能特点,并介绍了DDR2在数字消费电子产品上的应用机会。
DRAM市场的特点是技术不断提高而需求也持续增长,DDR2 SDRAM一出现就迅速得到服务器、工作站和个人计算机OEM厂商的广泛支持。对这些应用来说,DDR2 SDRAM是一个理所当然的选择,因为它的速度和带宽比DDR SDRAM高很多,DDR2的1.8V工作电压使得它可以比其上一代产品功耗整整低50%。
但是,DDR2的优势决不仅局限于这些应用,DDR2的高密度、高功效和改善的热特性为台式电脑、笔记本电脑和小外形消费电子产品带来了巨大优势。这些优势的利用将依赖于封装和模块技术的不断发展,特别是在消费电子产品领域。这个新兴的市场代表着DRAM工业一个新的前沿应用,它将为那些愿意接受挑战以满足新要求的商家带来大量机会。
加速向DDR2转换
服务器、工作站和个人计算机等传统DRAM市场正在快速向DDR2转换。英特尔公司已经宣布其未来的所有芯片组将支持DDR2,其它的主要芯片组供应商看起来也将步英特尔的后尘。今春英特尔开发商论坛和存储器生产商论坛所开展的活动使那些希望向DDR2加速转变的人受到鼓舞,DRAM市场上的大部分主要供应商目前提供经过英特尔验证的DDR2产品。半导体生产设备从8英寸到12英寸晶圆工艺的转变有助于提高产品良率,进而提高DRAM的产量。对于1Gb DRAM器件来说,在单一芯片上既支持DDR1又支持DDR2架构的电路技术很关键,它使得向DDR2的转换更加容易。
DDR2 SDRAM的优势
DDR2 SDRAM目前的数据传输速率最高为533Mbps,这是DDR266的两倍。除了在原始带宽方面的一些提高外,它还提高了系统的性能和功效,并方便系统设计。这些改进可以分成以下四大类:
4位预取架构 采用DDR2的4位预取(Prefetch)架构,DDR2 SDRAM作为外部总线每个时钟从存储器单元阵列读/写的数据量是原来的四倍,而且其工作频率比内部总线频率快四倍。DDR2 SDRAM、DDR SDRAM 和SDR SDRAM与工作频率为100MHz的DRAM之间的比较结果如下图所示。
片上端接 DDR2的其它特性为主板设计工程师带来了好处,例如利用DDR2的片上端接(ODT)来简化DQ总线设计。在DDR2 SDRAM中,端接寄存器(termination register)就实现在该DRAM芯片之中,而不是安装在主板上(见下图)。DRAM控制器可以为每个信号设定端接寄存器的开或关,这些信号包括数据I/O 、差分数据选通信号和写数据屏蔽。利用ODT就不需要Vtt发生器或Rtt电阻,而且能降低多重反射,提高信号完整性并增加时序裕量。
片外驱动器(OCD)校准 OCD校准改进了DDR2 SDRAM的信号完整性。其做法是:设定该I/O驱动器的电阻来调整该电压,补偿上拉/下拉电阻;通过将DQ-DQS偏移降到最低来改进信号完整性;控制过冲和下冲来改进信号质量;通过I/O驱动器电压校准可以修正不同DRAM供应商之间的工艺差异。 前置CAS和附加延迟 在一个前置CAS操作中,一个CAS信号(读/写命令)可以在RAS信号输入之后成为下一个时钟的输入。该CAS指令可以在DRAM一侧保持,并在附加的延迟(0、1、2、3和4)之后执行。这样简化了控制器设计,因为它可以避免指令总线上的冲突。而且,采用一个简单的指令序列还可以提高指令和数据总线的效率。由于在读/写指令之间不存在“气泡”(bubble)或空隙周期,因此实际的存储器带宽也得到提高。最后一点,DDR2采用细间距球栅阵列(FBGA)封装可以减小系统尺寸,并提高信号完整性。这种技术的一个变体是新型的堆叠式FBGA(sFBGA),它增加了各模块之间的空气流动空间从而提高了热性能和可靠性。这类符合行业标准、兼容JEDEC的创新是优化DDR2优势的关键。
存储器模块
对那些已经充分准备转向DDR2的开发商来说,用于服务器平台的1GB和512MB DDR2带寄存器的双列直插式内存模块(registered DIMM)已经可以批量提供,2GB的DDR2 带寄存器的DIMM已可以提供样品。这些2GB的模块将使服务器产品的密度有很大提高,同时可以实现高达每秒4.3GB的数据传输率。 |
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