Samsung увеличил скорость LPDDR5 до 12,7 ГТ/с

Самый быстрый в мире LPDDR5X

Самая высокоскоростная модель LPDDR5X от Samsung со скоростью передачи данных 12 700 МТ/с представляет собой 16-гигабайтную микросхему памяти с отраслевым стандартом напряжения 1,05 В, изготовленную с использованием 10-нм технологического процесса производства DRAM пятого поколения. Емкость устройства 16 Гб может быть не слишком впечатляющей на фронте мобильных устройств, учитывая, что Samsung анонсировала 24-гигабайтные микросхемы LPDDR5X в 2023 году, а затем выпустила 32-гигабайтные микросхемы LPDDR5X в 2024 году. Однако 16 Гб могут быть вполне приличной емкостью для приложений, не требующих самой высокой плотности памяти. Возможно, именно поэтому в документе Samsung ISSCC упоминаются приложения AI, AR, VR и серверные приложения, тогда как в презентации компании упоминаются модули LPCAMM2, предназначенные для ПК и серверов (точнее, пограничных серверов).

Спецификация LPDDR5 была представлена в 2019 году с планом увеличить скорость передачи данных до 6400 МТ/с. В 2021 году JEDEC опубликовала расширенную версию спецификации — названную LPDDR5X — которая увеличила скорость до 8533 МТ/с. Но этого оказалось недостаточно по крайней мере для некоторых пользователей LPDDR5X, поэтому Micron, Samsung и SK hynix дополнительно увеличили скорость передачи данных LPDDR5X до 9600 МТ/с в 2023 году, а затем Samsung продолжила с 10 700 МТ/с в 2024 году (которую она еще не поставила). Теперь Samsung сделала еще один шаг и представила память LPDDR5-Ultra-Pro со скоростью передачи данных 12 700 МТ/с.

Для обеспечения такой экстремальной скорости передачи данных Samsung пришлось реализовать четырехфазный контур самокалибровки и выравнивание трансивера с перем. током. Эти две функции не определены в спецификации LPDDR5X и являются специфическими для поставщика методами проектирования на уровне схем, используемыми для соответствия или превышения официальных требований JEDEC LPDDR5X к скорости передачи данных и мощности.

Четырехфазный контур самокалибровки

Четырехфазный контур самокалибровки — это решение на основе схемы, которое обеспечивает правильное выравнивание четырех внутренних фаз синхронизации (0°, 90°, 180° и 270°) в высокоскоростных интерфейсах памяти. В LPDDR5X DRAM сигналы синхронизации разделяются и распределяются для создания этих четырех фаз, которые управляют передачей данных со скоростью нескольких ГТ/с. Даже небольшие несоответствия между этими фазами — называемые фазовым перекосом — могут повлиять на временной запас и ухудшить производительность. Калибровочный контур измеряет каждую пару фаз (например, 0° против 180°, 90° против 270°) и автоматически компенсирует любое смещение.

Реализация четырехфазного цикла самокалибровки от Samsung использует два шага калибровки: переворот и отмена переворота. Переворачивая сигнал, подаваемый на тестируемую схему (например, меняя местами 0° и 180°), и сравнивая результаты с неперевернутым измерением, логика калибровки изолирует и исправляет истинное рассогласование фаз синхронизации. Затем применяются окончательные коды калибровки для смещения или корректировки каждой фазы по мере необходимости для сохранения чистых, равномерно распределенных фронтов синхронизации внутри чипа.

Эквализация трансивера, связанного по переменному току

При высокоскоростной передаче данных сигналы подвержены затуханию и межсимвольным помехам (ISI) вдоль канала. Эквализация приемопередатчика с переменной связью решает проблемы сигнала в высокоскоростных компонентах DRAM: на высоком уровне она усиливает тактовый сигнал, выравнивает приемник и предварительно подчеркивает передатчик.

Реализация Samsung включает три дополнительных блока: усилитель переменного тока (ACCB) в буфере тактового сигнала, эквалайзер переменного тока (ACCE) на стороне приема и предыскажение переменного тока (ACCP) на стороне передачи. Каждый из них применяет дополнительное усиление высокой частоты в различных точках пути, гарантируя восстановление ослабленных фронтов тактового сигнала и сохранение целостности синхронизации. По словам Samsung, чистый эффект заключается в более надежной передаче и приеме данных на скоростях, превышающих 10 000 МТ/с на контакт.

Measurements

(Изображение предоставлено: Samsung)

(Изображение предоставлено: Samsung)

(Изображение предоставлено: Samsung)

На основе собственных измерений компании, при максимальной скорости 12 700 МТ/с чип памяти LPDDR5-Ultra-Pro DRAM от Samsung надежно работает при 1,05 вольт. Даже при 10 700 МТ/с он сохраняет стабильность выше 0,9 вольт, согласно измерениям, проведенным Samsung. Поля чтения и записи на пиковой скорости составляют 0,71 и 0,68 единичных интервалов соответственно, что демонстрирует надежную целостность сигнала. Эти значения подтверждают эффективность методов калибровки и выравнивания Samsung.

Источник: Tomshardware.com