[DDR4] DDR4 相对 DDR3差异与优势

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1 差异总览

出处： https://www.kingston.com.cn/en/memory/ddr4-overview

Description 描述	`DDR3`	`DDR4`	Advantage 优势
电压	`1.5V`	`1.2V`	降低内存功耗需求
容量	`512Mb-8Gb`	`4Gb-16Gb`	更大的 DIMM 容量
数据速率	`800Mb/s – 2133Mb/s`	`1600Mb/s – 3200Mb/s`	更高速的 I/O
Internal Banks	`8`	`16`	More Banks
Bank Groups (BG)	`0`	`4`	更快的突发访问
低压标准	是（`DDR3L，1.35V`）	`1.05V`	降低内存功耗
VREF输入	`2 – DQs and CMD/ADDR`	`1 – CMD/ADDR VREFDQ`	现在是内部的
tCK – DLL Enabled	`300MHz – 800MHz`	`667MHz – 1.6GHz`	更高的数据速率
tCK – DLL Disabled	`10MHz – 125MHz (optional)`	`Undefined to 125MHz`	现在完全支持 DLL-off
Read Latency 读取延迟	`AL + CL`	`AL + CL`	扩展值
Write Latency 写入延迟	`AL + CWL`	`AL + CWL`	扩展值
RTT 值（Ω）	`120, 60, 40, 30, 20`	`240, 120, 80, 60, 48, 40, 34`	支持更高的数据速率
RTT Not Allowed	`READ Bursts 读取突发`	Disables during Read Bursts 在读取突发期间禁用	Ease-of-Use 易用性
DQ Driver (ALT)）	`40 Ω`	`48 Ω`	最适合 PtP 应用
DQ总线	`SSTL15`	`POD12`	更低的 I/O 噪声和功耗
ODT 模式	`Nominal, Dynamic`	`Nominal, Dynamic, Park`	添加控制模式;OTF 值更改
ODT 控制	需要 ODT 信令	不需要 ODT 信令	易于ODT控制;允许非 ODT 路由、PtP 应用程序
RAS	ECC	`CRC, Parity, Addressability, GDM`	更多 RAS 功能;提高数据完整性
多用途寄存器	Four Registers – 1 Defined, 3 RFU	Four Registers – 3 Defined, 1 RFU	Provides Additional Specialty Readout
DIMM 类型	`RDIMM, LRDIMM, UDIMM, SODIMM`	`RDIMM, LRDIMM, UDIMM, SODIMM`
DIMM 引脚	`240 (R, LR, U); 204 (SODIMM)`	`288 (R, LR, U); 260 (SODIMM)`

1.1 电压

Description 描述	`DDR3`	`DDR4`	Advantage 优势
电压	`1.5V`	`1.2V`	降低内存功耗需求

内存的发展史就是一部降压史，DDR4相比DDR3，核电压由1.5V降低为1.2V，相对应的，CMD、ADD、CTRL信号的参考电压VREFCA也从 0.75V 下降到 0.6V，这样可以降低DDR4的功耗。对于嵌入式设备和笔记本电脑意义非凡，可以延长续航时间。

在这里插入图片描述
图：DDR3 到 DDR4 功耗差异（来源: CSDN EDA365电子论坛）
对于DDR3 内存，大约需要 8W 电力，而对于 DDR4 内存，需要大约 3.6 瓦的电力[3],下降了 54%。

当然这不只是降电压的功劳，还有:

温度自更新回馈机制(TCSE，Temperature Compensated Self-Refresh)，
数据汇流反转机制(DBI，Data Bus Inversion)
POD(Pseudo Open Drain)接口
省电模式
nm制程等等。

实际功耗和工作负载正相关。

1.2 容量

Description 描述	`DDR3`	`DDR4`	Advantage 优势
容量	`512Mb-8Gb`	`4Gb-16Gb`	更大的 DIMM 容量

在容量方面，DDR3常规规格是4GB和8GB。DDR4的常规规格是8GB和16GB。

值得注意的是，DDR4内存中的DS技术（3-Dimensional Stack，三维堆叠）是一项关键技术，理论可以增加单颗芯片的容量到 8 倍。
在这里插入图片描述
图 DDR4 DS 示意图（来源： iter01 [4] ）

1.3 数据速率

Description 描述	`DDR3`	`DDR4`	Advantage 优势
数据速率	`800Mb/s – 2133Mb/s`	`1600Mb/s – 3200Mb/s`	更高速的 I/O
数据速率是频率的两倍，数据速率取决于频率。

DDR3主流頻率是1600MHz頻率，DDR4目前主流是2400MHz頻率。有时候会使用超频，把频率拉高。

DDR4内存采用了全新的点对点总线技术，可以尽可能多地使用内存位宽资源，并且能够支持更高的内存频率[5]。

Internal Banks

Description 描述	`DDR3`	`DDR4`	Advantage 优势
Internal Banks	`8`	`16`	More Banks

说到 bank 就想到了银行。 Why river is rich, because it has 2 banks.

DDR 中的 Bank 是存储库的意思。访问的时候指定存储库编号，就可以访问指定的存储库。

内存中划分了多少个bank，要看地址线中有几位BA地址，如果有两位，说明有4个bank，如果有3位，说明有8个bank。

SDRAM的Bank是一个存储阵列，类似于一张表格。和表格的检索原理一样，先指定一个行（Row），再指定一个列（Column）。

在这里插入图片描述
图 . Bank 示意图

这是一个8X8 的阵列，B代表Bank地址编号，C代表列地址编号，R代表行地址编号。如果寻址命令是B1、R2、C6，就能确定地址是图中红格的位置。

Bank Group

Description 描述	`DDR3`	`DDR4`	Advantage 优势
Bank Groups (BG)	`0`	`4`	更快的突发访问

DDR4 SDRAM 中引入的bank group（后文简称“BG”）功能是从 GDDR5 图形存储器中借用的。

DIMM 引脚

Description 描述	`DDR3`	`DDR4`	Advantage 优势
DIMM 引脚	`240 (R, LR, U); 204 (SODIMM)`	`288 (R, LR, U); 260 (SODIMM)`

在这里插入图片描述

由于DDR3和DDR4的金手指设计差异及插槽位置的不同，它们之间是不兼容的。是因为它们本身就不相容，如频率和电压等，如果插错了，和主板上不匹配，可能导致损坏，所以才设计防呆口不一样。而不是因为防呆口不一样，才不相容。

台式机和笔记本电脑的内存条也不一样。
台式机的DDR4内存的金手指在水平方向上进行了改变，不再是一条完全直线，而是略微弯曲的设计，中间稍长，两端稍短。这样的设计主要是为了更方便地插拔内存条。而对于笔记本电脑的内存，由于很少需要频繁插拔，因此并没有对金手指进行这样的设计。 (参考)。
在这里插入图片描述

参考


1	https://www.kingston.com.cn/en/memory/ddr4-overview
2	https://test.crucial.cn/articles/about-memory/ddr3-vs-ddr4
3	https://test.crucial.cn/support/articles-faq-memory/how-much-power-does-memory-use
4	https://iter01.com/745501.html
5	https://diy.pconline.com.cn/687/6878019_all.html

在这里插入图片描述

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