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為了解決從用戶端系統到高性能伺服器的廣泛應用所面臨的性能和功耗挑戰，JEDEC固態技術協會發佈了DDR5 SDRAM的最終規範，為全球電腦記憶體技術拉開了新時代的序幕…

www.eettaiwan.com, Nov. 08, 2022 – 

為了解決從用戶端系統到高性能伺服器的廣泛應用所面臨的性能和功耗挑戰，JEDEC固態技術協會於2020年7月正式發佈了下一代主流記憶體標準DDR5 SDRAM的最終規範(JESD79-5)，為全球電腦記憶體技術拉開了新時代的序幕。

JEDEC將DDR5描述為一種「具備革命意義」的記憶體架構，認為它的出現標示整個產業即將向DDR5伺服器雙列直插式記憶體模組(DIMM)過渡。

DDR5的速度比已經「超級快」的DDR4還要快。與DDR4記憶體的3.2Gbps最高傳輸速率相比，全新DDR5記憶體則高達8.4Gbps。此外，DDR5也改善了DIMM的工作電壓，將供電電壓從DDR4的1.2V降至1.1V，從而進一步提升了記憶體的能效表現。兩者之間的性能、容量和功耗等指標的具體比較見表1。

DRAM晶片密度方面，DDR4在單裸片封裝(SDP)模式下僅支援最高16Gb的DRAM容量，而DDR5記憶體標準將這一數字提高到了64Gb。這意味著，DDR5 DIMM在SDP模式下的最高容量可達256GB，是DDR4 64Gb最大容量的4倍。同時，DDR5還支援片上錯誤更正碼、錯誤透明模式、封裝後修復和讀寫CRC校驗等功能，並支援最高40個單元的堆疊，從而可使其有效記憶體容量達到2TB。

在設計上，DDR5記憶體保持與DDR4相同的288個引腳數，不過定義不同，無法相容DDR4插槽。DDR5 DIMM採用了彼此獨立的40位元寬雙通道設計(32個資料位元，8個錯誤更正碼位元)，每個通道的突發長度從8位元組(BL8)翻倍到16位元組(BL16)。所以儘管資料位元仍然是64位元，但併發能力的提高使得記憶體存取效率得到了提升，而且兩個通道共用寄存時脈驅動器，每側可提供四個輸出時脈，能夠最佳化訊號完整性。

此外，DDR5還帶來了一種名為「同一區塊刷新」(SAME-BANK Refresh)的新特性。這一命令允許對每一組區塊中的單獨區塊進行刷新，而讓其他區塊保持打開狀態，以繼續正常操作。測試資料顯示，單列DDR5模組與DDR4雙列模組以3,200MT/s的速度進行比較時，前者性能可以提升1.28倍，在4,800MT/s的入門級數據速率下，DDR5性能提升了高達1.87倍。

市調機構Omdia分析指出，對DDR5的市場需求從2020年就開始逐步顯現，到2022年，DDR5預計將佔據整個DRAM市場的10%，2024年則將進一步擴大至43%；Yole Group則預測稱，DDR5的廣泛採用應該會從2022年的伺服器市場開始，2023年，手機、筆記型電腦和PC等主流市場也將開始廣泛採用DDR5，出貨量明顯將會超過DDR4，屆時兩種技術間將完成快速過渡。

與DDR2、3和4的升級演進重點主要集中在如何降低功耗上，行動和終端應用在於其主要推動力不同，DDR5的主要推動因素是因為隨著CPU核心數量和運算性能的持續增加，記憶體頻寬和容量也必須成比例地擴展。

例如，2000~2019年，記憶體頻寬從約1GB/s迅速提升至200GB/s，但與此同時，一個系統中處理器核心數量也從早期的單核心、雙核心，增加到如今的60個以上。在這樣一個超多核心處理器的系統中，分攤到每個核心上的可用頻寬嚴重不足。

推動DDR5前進的其他因素，還包括：處理器和記憶體希望擁有相同的記憶體讀取細微性(64位元組快取記憶體行)；相同或更好的可靠性、可用性和可服務性功能，例如必須支援單錯誤校正和雙錯誤檢測(single error correction/double error detection)；保持在冷卻功率範圍內(~15W/DIMM)，並控制好啟動和記憶體訓練的時間，以免影響預期啟動時間。

資料中心、PC與平板電腦和邊緣運算，被視作DDR5最有希望廣泛普及的三大領域。優先順序方面，業界普遍認為DDR5將緊隨DDR4的步伐，率先導入資料中心而不是PC領域，以應對運算密集型的工作負載。考慮到PC消費者對整機價格敏感度極高，且DDR5初期推出的價格與DDR4相比存在較高溢價，所以普及速度會相對較慢。

從目前的實際情況來看，DDR4仍然保持著強勁的態勢，DDR5還處於早期的量產爬坡階段，預計到2023年底DDR5的出貨量才會超過DDR4。在PC市場，英特爾(Intel) Alder Lake處理器已經搭配了DDR5記憶體，AMD也宣佈會在今年秋天支持DDR5；在伺服器市場，第一個DDR5伺服器已經出樣，預計會在接下來的3~6個月內實現早期量產。這樣看來，先前盛傳的「2022年將能夠真正全面進入DDR5時代」的說法看來有些過於激進––畢竟2022年底已近，而支援DDR5的處理器平台仍比較有限。

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