LPDDR6标准即将敲定:适应AI计算新需求

LPDDR6标准即将敲定:适应AI计算新需求
2024年12月20日 23:23 电子产品世界

随着人工智能技术的广泛应用,移动产品对内存性能的需求日益增长,尤其需要相较LPDDR5X更为高效的数据处理能力以支撑端侧AI模型的运行。一直悬而未决的LPDDR6标准也进入最终的敲定期,预计到2025年下半年我们有望看到采用新一代LPDDR6的产品上市。此前有报道称,高通第四代骁龙8平台将支持LPDDR6,以进一步提升定制Oryon内核的性能。

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LPDDR6带来了哪些变化?

目前,LPDDR最新的主流版本是LPDDR5(6.4Gbps),于2019年2月发布。之后,业界又陆续发布了小幅更新、改进版的LPDDR5X(8.5Gbps)和LPDDR5T(9.6Gbps)。LPDDR6作为下一代的低功耗内存,对比目前主流的LPDDR5和LPDDR5x在速率上将会进一步提升。

LPDDR6的最低速率为10.667Gbps,已经等同于LPDDR5x的最高速率,远高于LPDDR5的6.7Gbps,而LPDDR6的最高速率则是达到14.4Gbps,是现在常见的LPDDR5X规格的几乎两倍。

内存此外,LPDDR6还将采用全新的24位宽通道(由两个12位子通道组成)设计,使得

带宽最高可达38.4GB/秒,与LPDDR5相比,LPDDR6的实际带宽在每个时钟周期内增加了约33%。尽管单次内存访问中288位中只有256位是实际可用数据,但其他32位可用于特殊功能,这些功能要么通过检查和报告写入错误来提高RAM的可靠性,要么进行数据总线反转(DBI),从而节省大量写入功耗。

得益于更高的数据传输速率和带宽,LPDDR6能够更好地适应未来的AI计算需求,在AI PC上的表现要远优于现有的内存标准。另外,LPDDR6还将LPDDR5一直备受诟病的不可升级性进行了改善,而这就主要归功于 —— CAMM2。根据JEDEC(固态技术协会)已透露的信息来看,LPDDR6将CAMM2作为其内存标准,取代使用多年的SO-DIMM和DIMM内存标准。

CAMM2除了支持更高的数据传输速率和更低的内存延迟,在AI应用方面的表现要明显优于旧标准,同时还创新性地支持模块化设计。去年末,JEDEC推出了CAMM2标准,提供了新的内存模块设计,其中搭载LPDDR5的LPCAMM2内存模块为小型化设备带来了更大容量的可升级选项,估计LPDDR6也会支持同样的设计。

一般来说,可拆卸的内存都是基于DDR标准设计的,而LPDDR则是“低功耗”内存,主要面向手机、移动PC等平台设计,所以需要在功耗和硬件体积等方面做出更多的妥协,有着更高的集成度。为了在原有的内存标准下满足移动智能设备的需求,LPDDR5通常被直接焊接到主板的内存区域上。

LPDDR5的不可升级性,也使得轻薄本无法让用户根据自身需求动态调整硬件配置。这个缺陷在过去或许影响不大,但是在AI时代,AI大模型的端侧运算对内存的大小和速率都提出了更高的要求,内存性能将会成为许多用户关注的重点,那么CAMM2所带来的可升级性,拒绝焊死内存等不友好行为,将让用户拥有更多的选择。

新一代标准CAMM2解决了传统SO-DIMM和DIMM内存的几个问题,如可升级性、可维修性、主板复杂性和功耗。从CAMM2的设计来看,虽然延续了高集成度的设计,但是从制定之初就将模块化要求纳入其中,使得CAMM2可以使用通用接口并自行更换,而在新一代的集成技术及设计标准的帮助下,CAMM2的厚度甚至低于目前主流的SO-DIMM。

虽然机身厚度并不完全取决于内存模块,但是在可更换的前提下,DIMM内存模块所需要的空间远大于CAMM2,在采用堆叠双插槽设计的情况下,DIMM内存模块比CAMM2至少会增厚5mm以上。

在物理形态上,LPDDR6也已不是此前的“条”状,变成了像PCB板那样的“片”状。因为内存颗粒的超薄特性,所以类似于在PCB板上焊接超薄内存颗粒和主控器,整体物理形态就显得是一片薄板。

从目前已发布的CAMM2内存设计上,可以看出其与多数人传统观念中的「内存条」有着很大的区别,更像是一块焊接了内存颗粒及主控的纤薄PCB。在安装时,只需要将PCB版放入指定的区域中并拧上固定螺丝即可,为了便于用户分辨,CAMM2内存大多采用异形设计,通过外观来最大程度降低新手误操作的可能。

虽然CAMM2新标准延续了此前SO-DIMM/DIMM高集成度的设计,但这项新标准从制定之初就采用了模块化设计,所以CAMM2能使用通用接口并自行更换。有了新一代集成技术及模块化设计标准的加持,采用CAMM2标准的LPDDR6的厚度甚至低于应用目前主流的SO-DIMM标准的LPDDR5x/LPDDR5。下一代LPDDR6 CAMM2,它将进一步完善CAMM2模块,将消除现有设计中对螺丝的需求。

值得一提的是,CAMM2还支持DDR标准内存,也就是适用于台式PC等大型PC设备,这也是DIMM内存标准自1993年推出以后,PC市场第一次迎来了真正意义上的全新标准。

LPDDR6需要解决的问题

与采用SO-DIMM/DIMM的DDR5相比,CAMM2 LPDDR5x功耗降低58%,节省64%的空间,通过单个模块提供了更高的带宽和双通道支持,是移动工作站和AI PC工作负载的理想高性能内存解决方案。

虽然CAMM2看起来很香,但是想要成为主流恐怕还有很长一段路要走,内存是目前所有智能终端的核心硬件之一,对内存的改动更是牵一发而动全身,所以新一代内存标准的推广,往往都会经历一个相当漫长的过程。

目前,DDR6采用的标准是全新的CAMM2,生产设备也要做大规模替换,这会带来全新的成本结构:一方面目前CAMM2内存的产量十分有限,导致厂商的采购成本高居不下;另一方面则是需要对主板进行大面积的改动,直接增加了厂商的设计成本和制造成本。存量市场的新标准迭代也会受限成本要求,这都限制了DDR6或LPDDR6的大规模普及速度。

除了尺寸和重量差异,性能才是CAMM2标准的最大优势。但眼下的成本差异也很难被忽略,毕竟采用不同内存标准、其他硬件配置完全一致的机型,零售价相差至少340美元。实际上真正的CAMM2标准的LPDDR6,以32GB规格为例,价格约500美元,是LPDDR5(SO-DIMM/DIMM)内存的5倍。

尽管如此,若AI PC市场规模快速扩张,则CAMM2对SO-DIMM/DIMM内存标准的取代,很可能远超此前的速度。TrendForce集邦咨询预期,今年LPDDR占PC DRAM需求约30~35%,未来将受到AI PC的CPU厂商的规格支援,从而拉高LPDDR导入比重再提升。

从硬件端来说,CAMM2已经获得了镁光、三星、海力士及龙芯中科等厂商的支持,基本上囊括了目前主要的内存制造商;在产品端,主要是戴尔在企业端产品线使用CAMM2内存,现在联想等厂商开始陆续跟进,并且逐渐扩展到消费者线。

据相关媒体报道,三星和海力士等业内领军企业已经积极投入LPDDR6内存技术的研发工作,并期待尽快获得JEDEC的认证。而三星则计划在骁龙8 Gen 4之前实现LPDDR6内存的量产,以确保其能够率先搭载这一全新技术。

设计内存AILPDDR5
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