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辽宁35选7:5G旗艦標配LPDDR5,到底香不香?

2020-04-06 07:30:00 瀏覽次數:703

辽宁35选7 www.wghzh.com 導讀 : 圖片來源@視覺中國文丨腦極體2020年5G旗艦手機的標配是什么?密密麻麻的攝像頭,人工智能芯片,Wi-Fi6技術,屏下指紋識別?最近手機廠商紛紛開麥,表示LPDDR5必須有姓名。LPDDR,全稱Low

(原標題:5G旗艦標配LPDDR5,到底香不香?)

5G旗艦標配LPDDR5,到底香不香?

圖片來源@視覺中國

文丨腦極體

2020年5G旗艦手機的標配是什么?密密麻麻的攝像頭,人工智能芯片,Wi-Fi6技術,屏下指紋識別?最近手機廠商紛紛開麥,表示LPDDR5必須有姓名。

LPDDR,全稱Low Power Double Data Rate,是美國JEDEC固態技術協會面向低功耗內存而制定的通信標準。而LPDDR5,作為當下最新的內存標準,聽起來似乎沒毛病。

畢竟什么億級像素、4K高清視頻、VR游戲等等各種炫酷的5G創新應用和交互,都需要高通量的數據讀寫與存儲空間來支撐。

而一個有意思的現象是,內存升級往往是上游制造商主動發布新硬件,比如三星公司(Samsung)正在大力宣傳其最新的LPDDR5智能手機,聲稱為5G和AI智能手機做好了準備,而不是被動等待市場的自主進化與選擇。

相繼在存儲上做文章的手機廠商,又在其中扮演了何種角色呢?

5G時代的內存和閃存,需要怎樣的超能力?

“請問怎么樣才算對手機存儲入門了?”

“很簡單,你只要把DRAM、NAND、LPDDR3、LPDDR4、LPDDR4x、LPDDR5、eMMC、UFC、uMCP等都學一遍,就算了解了一點皮毛吧。”

觀看數個小時的手機發布會,小朋友,你是否有很多問號??

所以,我們今天就試圖抽絲剝繭地解釋這個問題。

我們知道,智能手機的內存管理機制和電腦的工作流程其實是差不多的。

閃存ROM就像是一個巨大的蓄水池,里面存儲的都是可以長期存在的資源,拍下的照片、下載的視頻、收發的文檔等等,都保存在這里。

如果說閃存ROM突顯的是家大業大的“富有感”,那么閃存RAM就像是家門口的大馬路,是手機芯片和數據之間的橋梁,人類發出的程序和指令都要通過內存發送給處理器(高性能芯片)進行運算,進而再將處理好的數據傳送回去。越寬敞的馬路,自然更容易獲得“主播帶你上高速”的爽感。

智能手機的豐富功能,也讓內存必須實現“多車道通行”,也就是多任務同時運行的能力。“清障功能”也必不可少,一旦發現有任務在道路上停留占道,防止其他應用順滑運行,自然也要想辦法關閉它。這也是許多“XX管家”清理功能所干的事兒。

那么,5G的到來,又給手機內存帶來了哪些新的挑戰呢?

首先,是“流量”的增大。5G有著更高的容量和更快的速度,需要處理器完成對內存數據大通量吞吐的要求。

像是4K視頻傳輸、傳感器交互、智能汽車等AI級能力,內存的寫入和讀取效率都直接決定著用于體驗。

5G旗艦標配LPDDR5,到底香不香?

其次,為了保證快速的響應時間,5G開始應用分布式計算,很多數據處理也被從中心網絡下放到了邊緣處理器。尤其是對任務低時延的考驗,在線游戲、人工現實(AR)和虛擬現實(VR)、自動駕駛,甚至遠程手術等等。

因此內存也開始需要考慮對異構數據的處理能力,即附加各種計算元素的需求,讓其走到哪里都能夠為高性能處理器提供充沛、通暢的“原料”。

最后,對內存能耗的管理效率也需要提升。手機外殼、電池可以維修和更換,但內存卻必須擁有高持久性和安全性,至少在換機周期內必須足夠堅強。

而當5G與4G融合時,各種傳輸點、傳輸塔和其他網絡鏈路之間的通信,也增加了對閃存、內存等關鍵元件在耐用性、耐溫性等方面的要求。

因為5G流媒體傳輸會攜帶更多的數據(比如高質量的視頻),這就要求內存到閃存之前要緩沖的幀數就越多。一些復雜的智能推斷任務,也需要更高級別的帶寬,將直接導致壓力和損耗,降低內存的壽命。

沒有用戶會愿意購買一臺先天壽命短暫的手機。所以,內存的發展勢必會朝著帶寬更大、功耗更低的方向發展。

內存向何處進化?1+1+1>3的路線圖

既然內存是5G手機的壓力源,那么直接拉升內存的技術高度行不行呢?

近期被不少手機品牌稱為“5G時代旗艦機標配”的LPDDR5,就是在這一指導思想下誕生的。

智能手機通?;嶧嵊τ米钚鹵曜嫉腖PDDR產品,按目前的進展也就是第五代LPDDR5;而一些對性能需求不太高的汽車內嵌存儲、臺式機等等則可以滯后一點,應用成本較低的LPDDR4、LPDDR3等。

相較上一代LPDDR4標準,2019年2月發布的LPDDR5,支持多Bank Group模式,相當于數據傳輸從單車道變為多車道,增加更多的并行數據通路,因此其I/O速度從3200MT/s提升到6400MT/s,直接翻了一倍。

如果匹配高端智能機常見的64bit BUS,每秒可以傳送51.2GB數據(相當于12部全高清電影)。大家品品,這才是與5G手機相匹配的內存嘛?

除了性能更高之外,到了LPDDR5這一代,其功耗管理水平也提升了。

中國三星官方微博宣稱,相同工作速率下,LPDDR5 比 LPDDR4x 功耗節省14%。美光也對外表示,其量產的LPDDR5可以讓手機續航時間延長5%到10%。

5G旗艦標配LPDDR5,到底香不香?

另外,LPDDR5 引入了數據復制(Data-Copy)和寫X(Write-X),可以將單個陣腳的數據直接復制到其它針腳,依靠出色的數據傳輸速率提升,可以通過高速運轉來充分釋放處理器的性能,讓它以更快的速度處理數據,從而更早地進入“睡眠模式”,也就不用長時間、高負荷地工作。

Write-X則減少了SoC芯片和RAM傳遞數據時的耗電,這樣,就讓折疊屏等大尺寸、多任務的高頻交互協作在終端成為可能,而不會給手機功耗控制帶來過大的壓力。

所以,由于LPDDR5能以“零時差”的時間來完成數據的處理并且存儲,因此在同時運行視頻、游戲、屏幕分享等多個應用時,其反應也更加從容,從而得以解決卡頓、黑屏等問題。

既然如此,是不是所有內存卡都升級成LPDDR5就行了呢?當然不是。三星從2015年開始向LPDDR5過渡,五年時間才推出了第一代相應終端,就足以說明問題。

這就要提到第二個限制手機存儲能力進化的技術,那就是閃存。

大家可能會說,閃存不就是一個存放數據的憨憨倉庫嗎,把它做大,做得比友商還大,不就行了?

但問題是,閃存和內存是一套基礎建設,修好了八通道的高速路,但倉庫的進出庫只靠一個行動遲緩的管理員,是不是有點違和了?

所以,從2011年就開始在手機上應用的eMMC閃存,全稱embedded Multi Media Card,即“嵌入式多媒體存儲卡”,一種大規模應用在手機或平板電腦等產品的內嵌式存儲器標準規格,自然也要跟著發生進化。

從2016年開始,手機處理器開始支持另一種標準——通用閃存存儲,Universal Flash Storage,簡稱UFS。此后,UFS就開始出現在一眾高端旗艦手機當中。目前最新的UFS 3.0,單通道帶寬可達11.6Gbps,已經相繼搭載在三星Note10、魅族16T、iQOO Neo 855等硬件中。

二者的區別在哪里呢?

簡而言之,eMMC閃存是基于并行數據傳輸技術打造,同一時刻只能執行讀或者寫,所以傳輸比較慢;而UFS則基于串行數據傳輸技術,每次只有兩個數據通道,傳輸時速吊打eMMC。所以在安裝和打開大型游戲或應用時,UFS 2.1的耗時都更短。

5G旗艦標配LPDDR5,到底香不香?

所以很多時候LPDDR5常?;岷蚒FS一起出現。

不過,UFS的終端優勢釋放,自然也要依靠整體硬件的改變來展現。

這就不得不提到第三個限制技術——uMCP。

MCP全稱是Multi Chip Package 多芯片封裝,能夠簡化PCB板的結構,從而讓設計、組裝、測試良率都得以提高。

上一代的封裝技術eMCP,是將eMMC和低功耗DRAM兩顆芯片高度集成,從而直接降低手機成本,縮短出貨周期,可以說為中低檔智能手機的普及做出了不少貢獻。

既然是成本神器,符合5G手機全面普及的訴求,又順應UFS繼承eMMC的趨勢,所以新的封裝技術uMCP,自然也就取代了eMCP,開始上位了。

5G旗艦標配LPDDR5,到底香不香?

三星宣布量產首批12GB LPDDR4X uMCP芯片

uMCP結合LPDDR和UFS,不僅具有高性能和大容量,同時比PoP封裝+分立式eMMC或UFS的解決方案,占用的空間減少了40%。

三星為中端市場推出的12GB uMCP 解決方案,就將顆 24Gb LPDDR4X 芯片與eUFS 3.0 NAND 閃存結合到一個封裝中,突破了目前的 8GB 封裝限制,可以讓中端智能手機也感受到AI功能、4K視頻等前沿能力。不久前,又宣布交付全球首款量產應用于高端智能手機的LPDDR5 DRAM 芯片。

不過就在3月11日,三星被美光截胡了,后者打造了業界首個LPDDR5 DRAM和UFS閃存相結合的多芯片封裝(uMCP),速度可達6400Mbps,比前一代接口性能提高50%。

這被看做為解決5G數據瓶頸起到至關重要的作用,比如IHS Markit董事邁克爾楊(Michael Yang)就聲稱,美光科技的uMCP滿足了包括5G在內的智能手機當前和新興的需求。

5G旗艦標配LPDDR5,到底香不香?

所以說,隨著未來10年5G網絡的建成和普及,以及智能邊緣設備的增長,從可視門鈴到自動駕駛汽車,都將刺激對內存和存儲的更多需求。根據客戶的需求趨勢判斷,美光認為2020年,智能手機的平均容量將達到5GB的DRAM和120GB的 NAND。

而uMCP,則是LPDDR5+UFS在5G時代的理想解決方案,三者相結合,才能真的讓5G手機體驗上升到一個新臺階。

LPDDR5獨領風騷,5G存儲變革卻還在云山之外

既然5G手機在存儲方面的表現,要靠多重技術的全面迭代,所以我們說,不能看到LPDDR5就自動聯想到“5G旗艦”,因為實在是言之過早了。

究其原因,主要跟新技術標準普及所必然面對的瓶頸有關。

首先,應用了LPDDR5的uMCP芯片,生產難度增大,所以生產成本和采購成本都比較高,更適合運用在追求效能的頂級旗艦機種。

2月12日,三星發布的新一代旗艦智能手機Galaxy S20系列,內存就搭載了全球首發LPDDR5, 5G版本為12GB LPDDR5 RAM。美光LPDDR5采用的是1Y nm光刻技術,基于UFS的多芯片封裝(uMCP5)技術應用于智能手機。具體表現如何,還有待市場檢驗。

此外,為了滿足更大內存、閃存的需求,就需要更強悍的“芯臟”處理器,以及更大的電池容量,來保證足夠的續航。

這顯然不是一件容易的事,因為盲目加大電池只會讓手機的爆炸風險更高。如何平衡存儲、計算、續航等綜合體驗,是一件考驗頂層設計、研發、權衡的藝術,并不是拿一個供應鏈解決方案就可以輕松超車的簡單操作。

舉個例子,UFS在存儲文件的打開速度上,和eMMC相比,用戶的感知并沒有特別大的差異,其體驗優勢主要在一些100M以上的大型游戲等方面以及文件傳輸上,集成到uMCP上之后,是否能真正轉化為消費者真實可感的快樂,顯然離不開PCB設計、針對性優化、實驗室測試、生產線品控等層層把關。

另外,可以預見的是,伴隨著中國存儲產業的進軍,比如長江存儲去年剛剛重建DRAM事業群,合肥長鑫LPDDR5也在規劃中,未來這一標準和存儲也將成為中低端手機的標配。

今天被高高舉起的“5G旗艦標配”flag,到底是一口毒奶,還是真實的5G加速器,結果只能由消費者自己買單來檢驗了。

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