主板旁边那根长条:内存条由什么组成
产品作用
内存条把多颗DRAM颗粒、SPD器件和金手指做在一块印制板上,插入主板内存槽,为处理器提供运行时的工作内存,断电后数据不保留。金士顿对JEDEC DDR5标准的摘要列出两种外形:288针的DIMM和262针的SODIMM,又按有无寄存器和ECC分为RDIMM、LRDIMM、ECC/非ECC无缓冲DIMM与SODIMM等。[1] 深圳嘉合劲威(Powev)在中文官网把这类产品叫作“内存条”和“DDR5内存模组”,同一系列下分UDIMM、SODIMM、RDIMM三种。[5]
工作原理
DRAM颗粒以电容存电荷保存数据,内存控制器按时钟发出命令和地址,颗粒在时钟的上升沿和下降沿各传一次数据,所以数据速率(MT/s)是时钟频率的两倍:金士顿的例子中DDR4-3200时钟为1600 MHz,单条带宽25.6 GB/s。[1] DDR5把一条64位数据通道拆成两个独立的32位子通道,突发长度从8增到16,每个子通道一次传64字节,两个子通道合起来一次读出128字节。[2] DDR5条子上还新增了电源管理芯片(PMIC):美光说明供电调节从主板移到了模组上,由PMIC负责电压上电顺序、电流监测和阈值保护。[2]
四样东西决定一根内存条能不能用
下表四项是每根内存条都有的基础部件;DDR5条子上另有PMIC、服务器条上另有寄存器(RCD)和温度传感器,放在后面“条子上的几颗配套芯片”一节说明。
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| 部件 | 作用 | 材料与配置 |
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| DRAM颗粒 | 存放数据,单条容量由颗粒密度、颗粒数量和rank数共同决定。JEDEC DDR5单片颗粒密度为8、16、24、32、48、64 Gb。[1] 颗粒可正反两面贴装,DDR5的MIR引脚让两面颗粒的命令地址球互换,缩短走线分支。[2] | 硅芯片,BGA或3DS TSV封装;x4/x8颗粒为78或82球,x16为102球。[1] |
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| 印制电路板(PCB) | 承载颗粒和配套芯片,并完成数据、时钟、命令地址的走线。DDR5 UDIMM把供电引脚压缩后增加了地线引脚:VSS从DDR4的94个增到122个,用于改善信号串扰。[2] | 多层印制板;板材牌号、层数和板厚以厂家图纸为准,公开资料多只给出板高。 |
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| SPD Hub(串行存在检测芯片) | 保存条子的容量、速率、时序等配置数据,开机时供主板读取。DDR5改为SPD Hub,经I3C边带总线(兼容I2C)与主机通信,并转接PMIC等器件的访问;客户端条可选内置温度传感器。[2] | 集成电路芯片,内含SPD存储区;Rambus SPD1605系列带内部温度传感器,用于服务器RDIMM和客户端UDIMM、SODIMM。[3] |
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| 金手指(边缘连接器) | 插入主板内存槽实现电气连接;DIMM为288针,SODIMM为262针,中间缺口位置随代际和条型变化,DDR5的UDIMM与RDIMM缺口也不同。[1] | 板边镀金触点;镀金厚度按订货要求和厂家工艺文件。 |
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嘉合劲威、ATP和JEDEC摘要里的实际数值
下面每项先给出具体厂家或标准摘要的数值,再说明它对订货意味着什么。没有公开数值的项目写明选型时要给出的条件。
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| 参数 | 资料与范围 | 选型含义 |
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| 内存容量 | 嘉合劲威DDR5行业内存模组UDIMM、SODIMM为8、16、32 GB,RDIMM为16、32、64 GB[5];ATP Momentum DDR5非ECC条为8~32 GB,ECC条为16~32 GB。[4] | 先查主板或主机手册里单槽最大容量和总容量;同一容量可由不同颗粒密度和rank组合做出,混插时尽量统一。 |
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| 数据速率 | JEDEC DDR5为4000~6400 MT/s[1];嘉合劲威DDR5为4800/5600 MT/s,DDR4为2666/3200 MT/s[5][6];ATP Momentum DDR5最高5600 MT/s。[4] | 按主机支持的最高速率选。服务器RDIMM还受寄存器芯片代次限制,Rambus的RCD从4800到9600 MT/s分代供货。[3] |
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| CAS延迟(时序) | 嘉合劲威DDR5-4800为40-39-39-77,DDR5-5600为46-45-45-90;DDR4-3200为22-22-22-52。[5][6] | CL是时钟周期数,换成纳秒要除以时钟频率:DDR5-4800 CL40约16.7 ns,DDR5-5600 CL46约16.4 ns,DDR4-3200 CL22约13.8 ns。比较延迟时看纳秒值。 |
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| 工作电压 | JEDEC DDR5为VDD/VDDQ 1.1 V、VPP 1.8 V;条上PMIC的输入为服务器条12 V、PC条5 V。[1] 嘉合劲威DDR4、DDR5规格表的工作电压一栏均写1.2 V。[5][6] | DDR5条的核心电压由条上PMIC产生,主机插槽提供的是5 V或12 V输入;DDR4条按1.2 V供电。 |
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| 模组高度(PCB高度) | 嘉合劲威DDR5 UDIMM为31.2 mm、RDIMM为31.3 mm、SODIMM为30 mm;DDR4 UDIMM、RDIMM为31.25 mm,ECC VLP UDIMM为18.8 mm。[5][6] | 1U服务器、刀片和紧凑工控机机箱高度受限时选VLP(超低高度)条;带散热片的条子以整体高度为准。 |
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| 工作温度 | 嘉合劲威DDR4、DDR5各条型均为0~85 ℃[5][6];ATP Momentum DDR5各条型分0~85 ℃和-40~85 ℃两档。[4] | 户外机柜、车载和冷启动场合选-40 ℃起步的宽温档;温度档和条型、容量一起写进料号。 |
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| 存储温度 | 按厂家规格书给出的非工作温度范围选定。 | 长途运输、仓储或设备停机期间可能经历低温或高温时,把环境范围写进询价单,由厂家按料号回复。 |
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| 相对湿度 | 按设备使用地的湿度和凝露情况提出要求。 | 潮湿、含硫或有凝露的环境,可询问是否提供防硫化或三防涂覆版本。 |
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| PCB厚度 | 按所配内存槽的标准板厚要求选定,以厂家机械图为准。 | 板厚影响插拔力和槽内接触;自制或定制条子时与插槽厂家的配合尺寸一起审图。 |
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| 金手指镀金厚度 | 按插拔次数和使用环境在订货技术条件里提出。 | 需要频繁插拔测试或在腐蚀性环境中使用时,把镀层厚度写进技术协议并要求出厂检验记录。 |
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| 重量 | 随板高、颗粒数量和散热片变化,按厂家装箱资料核算。 | 主要用于车载、机载设备的整机重量核算和抗振固定设计。 |
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| 引脚数 | DDR5 DIMM 288针、SODIMM 262针[1];DDR4 DIMM同为288针,DDR4 SODIMM为260针。[6] | DDR4与DDR5的DIMM针数相同,靠缺口位置防插错;按主板插槽代际和条型选。 |
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MT/s、时序和带宽之间怎么换算
单条带宽等于数据速率乘以8字节(64位)。照金士顿DDR4-3200得25.6 GB/s的算法[1],DDR5-4800单条约38.4 GB/s,DDR5-5600约44.8 GB/s,DDR5-6400约51.2 GB/s,都是理论峰值。
DDR5起步速率4800 MT/s,比DDR4最高的3200 MT/s高50%。[1][3] 时序数值看起来变大了,换算成纳秒后差别有限:嘉合劲威DDR5-5600的CL46约16.4 ns,DDR4-3200的CL22约13.8 ns。[5][6] 多通道主机的总带宽还取决于插满了几个通道,买条子时按主板说明成对或成组配齐。
片上ECC和整条ECC管的是两段路
DDR5颗粒内部都带片上ECC(128位数据配8位校验,单错纠正并带巡检),用来纠正颗粒内部因工艺缩小而增多的位错误。[1] 金士顿明确说明,片上ECC不能纠正颗粒外部以及模组到CPU内存控制器之间总线上的错误。[1]
要做到系统级纠错,需要支持ECC的处理器加上带额外DRAM位的ECC条:ECC UDIMM、RDIMM或LRDIMM。[1] 服务器、存储和关键工控设备在订货时写明“ECC UDIMM”或“RDIMM”,并查主板是否支持该条型。
条子上的几颗配套芯片:PMIC、SPD Hub、RCD和温度传感器
PMIC负责给条上的DRAM、寄存器和SPD Hub供电,服务器条输入12 V,PC条输入5 V;金士顿称这样改善了配电、信号完整性和噪声。[1] 美光补充,PMIC可编程上电顺序、监测电流并提供阈值保护。[2]
服务器RDIMM上还有寄存器时钟驱动器(RCD),把命令地址、片选和时钟分发给各颗粒;每条另配两个温度传感器,加上SPD Hub内置的一个,形成三点测温。[3] Rambus的产品表中,PMIC5000、PMIC5020用于4800~7200 MT/s的RDIMM,PMIC5030用于8000~9600 MT/s的RDIMM和12800 MT/s的MRDIMM。[3] 同一速率的服务器条,配套芯片的代次决定它能跑到多高,采购大批量服务器内存时可要求厂家列出RCD、PMIC和SPD Hub的型号。
工控、车载项目:温度档、国产化和长期供货
工业内存条的区别主要在温度档、颗粒来源和验证流程。ATP Momentum DDR5条分0~85 ℃和-40~85 ℃两档,并注明容量范围随产品和项目支持而变化。[4] 嘉合劲威把DDR5分为“纯国产化内存模组”和“行业内存模组”两组列出,两组速率和时序相同,行业组的UDIMM、SODIMM多一个8 GB档,UDIMM板高为31.3 mm(纯国产化组为31.2 mm)。[5]
下单前一次向供货方要齐:完整料号及对应的条型、容量、rank、速率和时序;颗粒、PMIC、SPD Hub(服务器条另加RCD)的品牌型号;工作和存储温度、湿度范围;主机兼容性测试清单;是否锁定物料清单及停产通知期限。嘉合劲威表中DDR5工作电压写为1.2 V,与JEDEC DDR5的VDD 1.1 V不同[5][1],请厂家书面说明所指的是哪一路电压。