Samsung представила LPDDR5 со скорость передачи данных до 12,7 ГТ/с

Самая высокоскоростная LPDDR5X Samsung со скоростью передачи данных 12 700 МТ/с представляет собой микросхему памяти емкостью 16 ГБ со стандартным напряжением 1,05 В, изготовленную с использованием 10-нм технологии DRAM 5-го поколения. Емкость устройства 16 Гб может быть не слишком впечатляющей для сегмента мобильных устройств, учитывая, что Samsung анонсировала 24 Гб LPDDR5X ИС в 2023 году, а затем запустила 32 Гб LPDDR5X ИС в 2024 году. Тем не менее, 16 Гб может быть вполне приличным объемом для приложений, не требующих максимальной плотности памяти. Возможно, именно поэтому в документе ISSCC от Samsung упоминаются AI, AR, VR и серверные приложения, в то время как в презентации компании упоминаются LPCAMM2 модули, предназначенные для ПК и серверов.

Спецификация LPDDR5 была представлена в 2019 году с планом увеличить скорость передачи данных до 6 400 МТ/с. В 2021 году JEDEC опубликовала расширенную версию спецификации, получившую название LPDDR5X, которая увеличила скорость до 8 533 МТ/с. Но этого было недостаточно, по крайней мере, для некоторых LPDDR5X пользователей, поэтому Micron, Samsung и SK hynix еще больше увеличили скорость передачи данных с LPDDR5X до 9 600 МТ/с в 2023 году, а затем Samsung последовала за ней с 10 700 МТ/с в 2024 году (которую она еще не отгрузила). Теперь Samsung сделала еще один шаг и представила память LPDDR5-Ultra-Pro со скоростью передачи данных 12 700 МТ/с.

По информации Tom’s Hardware , для обеспечения такой высокой скорости передачи данных Samsung пришлось внедрить четырёхфазный контур самокалибровки и выравнивание приемопередатчика с питанием от сети переменного тока. Эти две функции не указаны в спецификации LPDDR5X и являются специфичными для производителя методами проектирования на уровне схемы, которые используются для соответствия или превышения официальных требований JEDEC к скорости передачи данных и питанию LPDDR5X.

Четырёхфазный контур самокалибровки — это схемотехническое решение, которое обеспечивает правильное выравнивание четырёх внутренних фаз тактового сигнала (0°, 90°, 180° и 270°) в высокоскоростных интерфейсах памяти. В оперативной памяти LPDDR5X тактовые сигналы разделяются и распределяются для создания этих четырёх фаз, которые обеспечивают передачу данных со скоростью в несколько гигатранзакций в секунду. Даже небольшие несоответствия между этими фазами, называемые фазовым сдвигом, могут повлиять на временной запас и снизить производительность. Калибровочный контур измеряет каждую пару фаз (например, 0° и 180°, 90° и 270°) и автоматически компенсирует любое смещение.

В реализации четырёхфазного цикла самокалибровки от Samsung используются два этапа калибровки: перевёртывание и обратное перевёртывание. Переворачивая сигнал, подаваемый на тестируемую схему (например, меняя местами 0° и 180°), и сравнивая результаты с результатами при неперевёрнутом измерении, логика калибровки выявляет и исправляет истинное смещение фазы тактового сигнала. Затем применяются окончательные калибровочные коды для сдвига или настройки каждой фазы в соответствии с необходимостью сохранения чётких, равномерно расположенных тактовых импульсов внутри микросхемы.

При высокой скорости передачи данных сигналы подвержены затуханию и межсимвольной интерференции (ISI) в канале. Уравновешивание приемопередатчика с гальванической развязкой устраняет проблемы с сигналами в высокоскоростных компонентах DRAM: на высоком уровне оно усиливает тактовый сигнал, выравнивает приемник и предварительно усиливает передатчик.

Реализация Samsung включает в себя три дополнительных блока: усилитель с перекрёстной связью (ACCB) в буфере тактовых импульсов, эквалайзер с перекрёстной связью (ACCE) на приёмной стороне и предварительный усилитель с перекрёстной связью (ACCP) на передающей стороне. Каждый из них обеспечивает дополнительный высокочастотный коэффициент усиления в различных точках тракта, гарантируя восстановление ослабленных фронтов тактовых импульсов и сохранение целостности синхронизации. По словам Samsung, в результате обеспечивается более надёжная передача и приём данных на скоростях, превышающих 10 000 Мбит/с на контакт.

Согласно собственным измерениям компании, при максимальной скорости 12 700 Мбит/с микросхема памяти LPDDR5-Ultra-Pro DRAM от Samsung работает стабильно при напряжении 1,05 В. Даже при скорости 10 700 Мбит/с, согласно измерениям, проведённым Samsung, напряжение не опускается ниже 0,9 В. Погрешности чтения и записи при максимальной скорости составляют 0,71 и 0,68 единицы соответственно, что свидетельствует о надёжности сигнала. Эти значения подтверждают эффективность методов калибровки и выравнивания Samsung.