Rambus解讀：6400MT/s及以上DDR內(nèi)存速率，不可或缺的CKD芯片

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/黃晶晶）針對服務(wù)器內(nèi)存模塊RDIMM的芯片組解決方案，Rambus一直以來有著深厚的技術(shù)實力，可提供寄存器時鐘驅(qū)動器（RCD）、電源管理芯片、串行檢測集線器（SPD Hub）、溫度傳感器等全套解決方案。而這些應(yīng)用于服務(wù)器領(lǐng)域的內(nèi)存技術(shù)也逐漸走向客戶端領(lǐng)域。

CKD應(yīng)運而生

Rambus內(nèi)存互連芯片業(yè)務(wù)部門產(chǎn)品營銷副總裁John Eble先生介紹，在過去，用于臺式機和工作站的無緩沖 DIMM 以及用于筆記本電腦的 SO-DIMM 都沒有增強信號完整性的邏輯電路。CPU直接將最多四個差分時鐘驅(qū)動到 DIMM 和該模塊上的 DRAM 集合。但是，時鐘源自一個功耗非常大的 SoC，其中有很多電源噪聲。時鐘信號需要逃離密集的 CPU 引腳區(qū)域，穿過主板，向上到達(dá) DIMM 插槽，再到 DIMM 上的目標(biāo) DRAM。

隨著速度越來越高，由于電源、感應(yīng)抖動串?dāng)_和通過衰減引起的抖動放大等因素影響，單位比特時間內(nèi)引入的抖動量也會增加。這使得同步內(nèi)存接口的時序預(yù)算收斂成為一個真正的挑戰(zhàn)。



右側(cè)圖中以藍(lán)色突出顯示的DDR5客戶端時鐘驅(qū)動器是一種信號完整性時序增強芯片CKD。它可以恢復(fù)DIMM上各個DRAM 的時鐘幅度和時序保真度。在單相鎖環(huán)模式下，CKD 接收來自 CPU 的單個時鐘，恢復(fù)時鐘的幅度，通過鎖相環(huán)（PLL）減少抖動，然后輸出四個干凈的副本。此外，CKD 取代從 CPU到模塊高達(dá) 4 個連接的需求。這可以減少 CPU 引腳和功耗，并可以簡化主板布線。

由于 DDR5 模塊是雙通道的，因此還有一種雙鎖相環(huán)模式，其中 DIMM 的兩半可以彼此獨立地運行。還有一個時鐘鎖相環(huán)旁路模式，用于向后兼容。CKD 對于在DDR5速度 6400MT/s 及以上保持時鐘信號完整性至關(guān)重要。

Rambus DDR5 CKD的特性

Rambus推出完全兼容的 DDR5 客戶端時鐘驅(qū)動器產(chǎn)品支持高達(dá)7200MT/s 速度的 CUDIMM 和 CSODIMM，適用于未來幾代客戶端。這些高帶寬 DIMM 將首先引入臺式機和筆記本電腦，支持人工智能、游戲和內(nèi)容創(chuàng)作。

下圖是CSODIMM的示意圖，其中突出顯示Rambus CKD 和 SPD Hub芯片組解決方案。


在單 PLL 模式下，CKD 將接收一個時鐘，在雙 PLL 模式下接收兩個時鐘，并根據(jù) DRAM 容量和配置驅(qū)動最多四個高精度輸出時鐘。CKD 可以通過其 I2C和I3C 邊帶接口進(jìn)行配置和拉取，該接口由 SPD Hub進(jìn)行緩沖。

“Rambus DDR5 CKD的主要優(yōu)勢是超低抖動時鐘。正是 Rambus 解決方案為 DRAM 提供的低隨機抖動和低確定性抖動，增加了整個系統(tǒng)時序路徑的裕量。這對于實現(xiàn)高速率來說非常重要?！盝ohn Eble分析說。

該器件帶來的其他優(yōu)勢或價值包括更高振幅的時鐘，從而在 DRAM 上獲得更大的電壓裕量。CKD 可以通過消除 CPU 中的額外時鐘來潛在地降低系統(tǒng)功耗并緩解電路板布線挑戰(zhàn)。另外，CKD 還包括一個低功耗待機模式，這對于筆記本電腦系統(tǒng)至關(guān)重要。還有一個雙通道鎖相環(huán)模式，可以優(yōu)化系統(tǒng)性能和效率。

下圖表將RCD產(chǎn)品與新發(fā)布的CKD器件進(jìn)行了比較。CUDIMM 的概念很大程度上是 RDIMM的縮小版本，RDIMM已在服務(wù)器中使用多年。不同之處在于RDIMM緩沖時鐘信、命令和地址總線信號，而CUDIMM中的CKD只緩沖時鐘信號。



現(xiàn)在，Rambus不僅為服務(wù)器RDIMM 提供芯片組解決方案，而且還與主要的DRAM和SOC供應(yīng)商合作，推出用于CUDIMM 和 CSODIMM的新型客戶端芯片組。

Rambus的供應(yīng)優(yōu)勢

Rambus大中華區(qū)總經(jīng)理蘇雷先生表示，我們一站式解決方案均來自于自研，每一個部件的know how可以清晰地對模組廠商的產(chǎn)品設(shè)計、debug調(diào)測等給出建議和幫助。

我們?yōu)榭蛻籼峁┑闹T多價值主要體現(xiàn)于三點，首先是 DIMM 級別的穩(wěn)健互操作性。通過擁有完整的芯片組，我們可以確保從早期的設(shè)計階段到驗證，芯片都可以在 DIMM 上無縫地協(xié)同工作。可以為客戶提供高水平的驗證和放心保障。

第二個優(yōu)勢是專注的客戶支持。第三，由于內(nèi)存模塊的芯片供應(yīng)商眾多，維護(hù)穩(wěn)健供應(yīng)鏈的認(rèn)證矩陣可能會成為一個相當(dāng)大的負(fù)擔(dān)。通過完整的芯片組解決方案而不需要大量的芯片級配置的交叉組合。這種廣泛的產(chǎn)品陣容使Rambus 成為可靠的供應(yīng)商，確保優(yōu)化性能、增強穩(wěn)健性并縮短客戶的上市時間。

應(yīng)用趨勢

隨著AI大模型應(yīng)用越來普及，對內(nèi)存高性能、低延遲、高可靠性、高容量的需求更強。比如最近在中國有一款非?；鸬挠螒?，顯著帶動了包括內(nèi)存在內(nèi)的一系列硬件規(guī)格的訴求。后續(xù)可以預(yù)見這樣的需求導(dǎo)向會是常態(tài)化的，內(nèi)存的模組廠也將借助CKD芯片進(jìn)一步提升產(chǎn)品的性能，從而差異化自身的模組產(chǎn)品。

沿著這樣的應(yīng)用需求，內(nèi)存勢必會對CKD 等產(chǎn)品進(jìn)行更新，甚至對架構(gòu)和內(nèi)存設(shè)計進(jìn)行更改。這類相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)正在由JEDEC組織制定。Rambus也會積極參與這些未來內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)的制定，并為行業(yè)提供尖端內(nèi)存芯片和解決方案。