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迄今為止，Rambus DDR5的技術(shù)開(kāi)發(fā)主要集中在大容量服務(wù)器內(nèi)存模塊(RDIMM)領(lǐng)域，包括寄存器時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器(RCD)、電源管理芯片(PMIC)、串行檢測(cè)集線器(SPD Hub)、以及位于DIMM兩端的兩個(gè)獨(dú)立溫度傳感器。日前，Rambus將自身在服務(wù)器領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步帶到了客戶端市場(chǎng)，宣布推出適用于下一代高性能臺(tái)式電腦和筆記本電腦的DDR5客戶端時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器(CKD)。

CKD的價(jià)值

Rambus內(nèi)存互連芯片業(yè)務(wù)部門(mén)產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)副總裁John Eble表示，隨著速度越來(lái)越高，由于電源、感應(yīng)抖動(dòng)串?dāng)_和通過(guò)衰減引起的抖動(dòng)放大等因素影響，單位比特時(shí)間內(nèi)引入的抖動(dòng)量也會(huì)增加，這使得同步內(nèi)存接口的時(shí)序預(yù)算收斂成為一個(gè)真正的挑戰(zhàn)。

如下圖左側(cè)所示，無(wú)論是用于臺(tái)式機(jī)和工作站的無(wú)緩沖DIMM，還是用于筆記本電腦的 SO-DIMM都沒(méi)有增強(qiáng)信號(hào)完整性的邏輯電路，CPU直接將最多四個(gè)差分時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)到 DIMM和該模塊上的DRAM集合。但是，時(shí)鐘源自一個(gè)功耗非常大的SoC，其中有很多電源噪聲，時(shí)鐘信號(hào)需要逃離密集的CPU引腳區(qū)域，穿過(guò)主板，向上到達(dá)DIMM插槽，再到目標(biāo)DRAM。

而右側(cè)圖中以藍(lán)色突出顯示的DDR5客戶端時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器，則是一種信號(hào)完整性時(shí)序增強(qiáng)芯片。它可以恢復(fù)DIMM上各個(gè)DRAM的時(shí)鐘幅度和時(shí)序保真度。在單相鎖環(huán)模式下，CKD接收來(lái)自CPU的單個(gè)時(shí)鐘，恢復(fù)時(shí)鐘幅度，通過(guò)鎖相環(huán)(PLL)減少抖動(dòng)，然后輸出四個(gè)干凈的副本。此外，CKD還取代了從CPU到模塊高達(dá)4個(gè)連接的需求，從而減少了CPU引腳和功耗，簡(jiǎn)化主板布線。

由于DDR5模塊是雙通道，因此還存在雙鎖相環(huán)模式(其中DIMM的兩半可以彼此獨(dú)立運(yùn)行)和時(shí)鐘鎖相環(huán)旁路模式，用于向后兼容。Rambus DDR5 CKD和SPD Hub是全新客戶端內(nèi)存接口芯片產(chǎn)品的一部分，也是客戶端DIMM的一個(gè)關(guān)鍵區(qū)別。

業(yè)界普遍以6400MT/s為分界線，高于該速率的DIMM被稱之為CUDIMM和CSODIMM。CUDIMM概念很大程度上是RDIMM的縮小版本，RDIMM已在服務(wù)器中使用多年，不同之處在于RDIMM緩沖時(shí)鐘信、命令和地址總線信號(hào)，而CUDIMM中的CKD只緩沖時(shí)鐘信號(hào)。但CUDIMM的出現(xiàn)將有助于在PC上安裝更強(qiáng)大的DDR5 內(nèi)存，從而使現(xiàn)代AI應(yīng)用程序能夠以足夠的帶寬和性能運(yùn)行。

支持最高7200MT/s數(shù)據(jù)速率的DDR5 DIMM

盡管在4800和5600MT/s數(shù)據(jù)速率的DDR5客戶端內(nèi)存模塊當(dāng)中不需要CKD芯片，但所有速率高于6400MT/s的客戶端模塊都需要CKD來(lái)緩沖和重新定時(shí)時(shí)鐘，因此全新的DDR5客戶端時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品支持高達(dá)7200MT/s速度的CUDIMM和 CSODIMM，適用于未來(lái)幾代客戶端設(shè)備。

John Eble認(rèn)為Rambus DDR5 CKD的主要優(yōu)勢(shì)之一是超低抖動(dòng)時(shí)鐘。正是該方案為 DRAM提供的低隨機(jī)抖動(dòng)和低確定性抖動(dòng)，增加了整個(gè)系統(tǒng)時(shí)序路徑的裕量，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)高速率來(lái)說(shuō)非常重要。

該器件帶來(lái)的其他優(yōu)勢(shì)或價(jià)值包括更高振幅的時(shí)鐘，從而在DRAM上獲得更大的電壓裕量。CKD可以通過(guò)消除CPU中的額外時(shí)鐘來(lái)潛在地降低系統(tǒng)功耗并緩解電路板布線挑戰(zhàn)。另外，CKD還包括一個(gè)低功耗待機(jī)模式和雙通道鎖相環(huán)模式，可以優(yōu)化系統(tǒng)性能和效率，這對(duì)于筆記本電腦系統(tǒng)至關(guān)重要。

這些高帶寬DIMM將首先引入臺(tái)式機(jī)和筆記本電腦，因其需要最高水平的性能來(lái)支持人工智能、游戲和內(nèi)容創(chuàng)作。同時(shí)，Rambus還同步提供針對(duì)客戶端DIMM的芯片組解決方案，該方案集成了CKD器件和SPD Hub用以滿足未來(lái)AIPC對(duì)內(nèi)存的全新需求。

在單PLL模式下，CKD將接收一個(gè)時(shí)鐘；在雙PLL模式下可接收兩個(gè)時(shí)鐘，并根據(jù)DRAM容量和配置驅(qū)動(dòng)最多四個(gè)高精度輸出時(shí)鐘。CKD 可以通過(guò)其 I2C和I3C 邊帶接口進(jìn)行配置和拉取，該接口由 SPD Hub進(jìn)行緩沖。目前，Rambus 正在積極支持多代DDR5 RCD，每一代都與特定的DIMM速度相關(guān)聯(lián)。

“與任何新技術(shù)一樣，我們看到這些帶有CKD的新模塊將首先在需要高內(nèi)存帶寬的系統(tǒng)中得到應(yīng)用。隨著支持AI的應(yīng)用程序的普及以及6400MT/s或更高速度成為主流，PC內(nèi)存性能要求不斷提高，使用CKD的系統(tǒng)數(shù)量將伴隨時(shí)間的推移呈現(xiàn)顯著增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。“John Eble說(shuō)。

根據(jù)規(guī)劃，DDR5的路線圖規(guī)劃了原生DRAM設(shè)備最高8400MT/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。但我們?cè)诜?wù)器端看到了一項(xiàng)有趣的突破性技術(shù)，即使用多路復(fù)用技術(shù)來(lái)擴(kuò)展帶寬上限，并在每個(gè)內(nèi)存插槽上提供更高的帶寬。目前，JEDEC已宣布最新的MRDIMM，它將使用原生DDR5 6400MT/s DRAM設(shè)備。通過(guò)多路復(fù)用，MRDIMM能夠?qū)挃U(kuò)展到12.8Gbps。

隨著DDR5 DRAM的速度擴(kuò)展到6400 MT/s以上，相同的多路復(fù)用技術(shù)可用于進(jìn)一步提高DIMM內(nèi)存插槽的帶寬。但隨著數(shù)據(jù)速率越來(lái)越高，用于維持內(nèi)存系統(tǒng)同步操作的可用時(shí)序預(yù)算會(huì)越來(lái)越小，因此，時(shí)序精度需要在絕對(duì)規(guī)模上繼續(xù)提高。

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