工控、伺服器應用DDR5記憶體怎麼選?

作者 : Apacer供稿

繼Intel發表第12代Core桌上型處理器Alder Lake,次世代伺服器平台Intel Eagle Stream、AMD Zen4 Genoa也將於2022年陸續登場,正式為DDR5記憶體工控市場應用揭開序幕,相關的產品設計研發亦隨之展開。

DDR5記憶體頻寬為DDR4的兩倍;傳輸速率若以初期的4,800Mbps計,較DDR4的3,200Mbps增加50%。除效能顯著提升外,DDR5記憶體在容量、穩定度與省電效率亦有良好進展。當企業與資料中心伺服器、AI、高速運算等應用,可望成為工控市場中DDR5技術的早期採用者之時;DDR5 RDIMM工業級伺服器記憶體,也憑藉優異的效能與可靠度,肩負著提升巨量資料傳輸速度、確保伺服器以最佳的工作負載效能運作等關鍵任務。

然而,DDR5 RDIMM有哪些技術規格差異,於產品開發時需特別留意;於導入DDR5工業級記憶體時,又該如何選擇才能掌握優勢,搶得市場先機?

關鍵技術規格差異

  • 雙通道架構,頻寬加倍

DDR5記憶體以全新通道架構開發,提供兩組32位元完全獨立子通道;不僅以雙倍頻寬模式提升整體效能,也能有效縮短存取延遲、提升通道效率。DDR5 RDIMM伺服器記憶體則具備雙40位元子通道,於每個通道既有的32位元再增加8位元,以支援Side-band ECC糾錯與校正功能;搭配DDR5暫存時脈驅動器RCD (Registering Clock Driver)的設計,更可進一步減輕CPU中央處理器的負載,強化訊號的完整性與抗干擾能力。

 

 

  • Bank Group數量翻倍,效能提升

相較於DDR4,DDR5記憶體的Bank Group從4個增加為8個,總Bank數也從16個增加至32個。Bank group數量翻倍,有助於提升傳輸資料量,進而最佳化整體核心時序(core timing)參數,讓記憶體得以更快的速度回應執行動作,實現超高效能。

 

 

  • 電壓調降,高度省電

DDR5記憶體的標準工作電壓從DDR4的1.2V降低至1.1V,提升了8%的省電效率,可減少系統功耗與發熱量,特別適用於需要低功耗與散熱不易的工控系統;對需24/7全天候運作的伺服器應用,也提供了額外的節電優勢。

 

 

  • 增加PMIC,訊號更穩定

隨著電壓降為1.1V,為了確保輸出電壓準確度,以因應更高速的操作穩定性,DDR5記憶體也增加了電源管理功能。取代傳統透過主機板控制的方式,DDR5記憶體配置電源管理IC (PMIC),可更高效地控制系統電源負載,提高85%的電源轉換效率;進而提升訊號完整性與兼容性,甚至降低主機板電源設計成本。

此外,即便都是輸出1.1V的工作電壓,目前DDR5記憶體採用的PMIC規格有兩種。不同於DDR5 UDIMM和SODIMM採用5V的PMIC,針對伺服器應用,DDR5 RDIMM伺服器記憶體使用的是12V的PMIC,於系統平台設計時也需特別留意。

 

 

  • On-die ECC/Side-band ECC雙重糾錯機制

為了實現更高的效能,DDR5記憶體不論是容量、資料密度都有所提升;其採用的製程微縮技術,也可能增加資料錯誤的風險。DDR5 RDIMM伺服器記憶體支援On-die ECC與Side-band ECC雙重糾錯機制,能自動校正記憶體中的資料錯誤,為資料傳輸過程提供端對端完整保護,改善記憶體的資料容錯能力,進而提高資料正確性。

更重要的,此糾錯機制也有助於系統穩定且可靠的性能表現,滿足伺服器應用長時間運作的可靠度、可用性與可維護性(Reliability, Availability and Serviceability)需求。

 

 

  • 配置溫度感測器避免過熱

除了採用DDR5 RCD (Registering Clock Driver)、電源管理IC與SPD集線器(SPD Hub)等全新元件,DDR5 RDIMM伺服器記憶體另增加了高精準度溫度感測器(Temperature Sensor)設計,提供詳細的記憶體溫度數據,即時監控記憶體的散熱情形。研發人員於設計系統風流時,也能藉此更精確地的計算熱功耗分佈情形,避免過度的熱堆積,影響系統運作的穩定度。

 

 

  • Same Bank Refresh功能,縮短延遲時間

不同於DDR4更新時所有Bank需處於閒置狀態,無法同時執行其他指令;DDR5記憶體的Same Bank Refresh功能,允許系統於更新特定Bank時,其他Bank資料的存取不受影響,大幅縮短整體閒置延遲時間,提升系統效能。

 

 

該搭上DDR5技術列車了嗎?

工控市場對於巨量資料處理與高效能運算的要求持續成長,加速了記憶體技術升級的時程,DDR5技術導入也已成必然之勢。市場上支援DDR5應用之處理器平台接連推出,於此導入DDR5記憶體、開發相關系統平台的關鍵時刻,以下提供幾點衡量指標,可作為未來選擇DDR5工業級記憶體產品的參考依據。

1.需完成JEDEC Raw Card Rev 1.0量產版本測試

DDR5產品於開發測試的過程,不僅需符合JEDEC固態技術協會(JEDEC Solid State Technology Association)制定標準,更應合乎JEDEC認定的量產版本規範。目前JEDEC已發表DDR5 RDIMM Raw Card Rev 1.0量產版標準;換言之,於選擇DDR5 RDIMM時需特別留意,製造商是否已依循JEDEC 1.0版本之標準規範完成測試,具備可生產量產等級產品之製造能力。目前宇瞻科技(Apacer) DDR5記憶體,皆已完成JEDEC最新版本測試,付諸量產指日可待。

2.採用高品質原廠IC

工控市場、伺服器與資料中心等關鍵應用,因停機損失的成本與商譽問題,常龐大到難以衡量,無法承擔記憶體品質不穩定等異常風險。因此,採用高品質原廠DDR5 DRAM IC製程的工業級記憶體模組,具備極高的產品可靠度與保固保障,於導入工控系統時,也是相當重要的指標。

3.支援多元加值防護技術

工業級記憶體應用情境多元,伺服器應用也不再僅限於運作於環控設備完善的室內機房,如何提升DDR5記憶體的環境抵禦力將成關鍵。目前市場上已有相當成熟的加值防護技術可供選用,如敷形塗料(Conformal Coating)、底部填充(Underfill),與Apacer專利的抗硫化(Anti-Sulfuration)技術,皆可提升DDR5產品面對濕度、粉塵、環境汙染、震動和衝擊等外在環境挑戰的防禦能力。

 

 

 

 

 

 

 

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