前言：

　　ddr3內存成為主流已經有三年多時間了，現在值得大家關注的除了價格還是價格。內存領域，是需要有所改變的時候了。而促進內存領域革新的動力就是去年才正式標準化的ddr4內存……

一、一再遲到的ddr4

     提到ddr4內存，相信大家和有一種熟悉而又陌生的感覺。早在2007年，jedec(電子元件工業聯合會)就規劃出了下一代內存ddr4的路線藍圖，按照jedec的設想，新一代的ddr4內存將于2012年面世，在2013年普及。但是直到去年ddr4標準才正式公布，這比人們想象的時間整整晚了好幾年,ddr4幾乎被大家所遺忘。因此，在jedec藍圖中ddr4的發展進程不得不屢次押后。

     ddr4一再難產的一個原因就是ddr3的挖掘潛力遠超jedec的想像。目前ddr3內存的頻率一再提升---- 高頻率已經提升到2133mhz上，這已是ddr4內存誕生時的初始頻率，而高頻ddr3所提供的性能已遠能滿足需要也讓英特爾、amd一直對支持ddr4沒有什么熱情。另一個原因是ddr4高頻低壓所帶來的技術解決難題一直著困擾工程師們，使得內存模塊巨頭們在推進ddr4內存發展時顯得相當猶豫。

     當然，盡管ddr4的出場屢次延后，但ddr4的確有實力將ddr3從性能上拉下馬來。

二、ddr4,新在哪里？ 

1、高頻率、低電壓

    與之前的升級路線類似，ddr4在繼承ddr體系技術升級平滑、低成本過渡的基礎上，無非是朝著更高的運行頻率、更低的功耗發展的。這次的ddr4也是如此。首先從運行頻率頻率上來看，ddr4 內存的工作頻率將從2133mhz 起跳， 高甚至可以達到4266mhz。這個頻率相比ddr3 內存有相當大的提升。此外在電壓上，ddr3 內存的工作電壓為1.5v，而ddr4內存的工作電壓將近一步的降低，預計 低可以做到1.2v。

2、支持雙信號傳輸機制

　　相對于ddr3，ddr4的一大改進就體現在信號傳輸機制上。它擁有兩種規格:除了可支持single-endedsignaling信號( 傳統se信號)外，還引入了differentialsignaling( 差分信號技術 )技術。

　　目前無論是ddr2，還是ddr3，都是采用se信號傳輸機制。se信號傳輸就是一條線路傳輸一個信號，如64bit模組對應64條傳輸線路，這種設計的優點是pcb布線工作相對容易，畢竟有多少模組就介紹多少條傳輸線路就ok了，但它越來越難勝任高頻總線的需要.我們都知道，總線頻率的越高，對外界干擾就越敏感。而se信號傳輸機制由于抗電磁干擾性能很低，遇到干擾情況傳輸就變得越不穩定。考慮到ddr4 高頻率可達到4266mhz了，遠高于目前的ddr3，顯然se信號傳輸機制已經不再能滿足要求。怎么辦？ 簡單的作法那就增加多一條線路來傳輸，“雙車道高速行車”的安全性當然要高一點：差分信號技術就利用兩條線路來傳送一個信號，來增加抗干擾能力。比如采用傳統se信號的ddr4內存 高可達到3.2gbps傳輸速率，而差分信號版本 高可突破6.4gbps，考慮到ddr4模組位寬達到64bit，換算下來雙通道方案可提供高達102.4gbps的內存帶寬。

　　當然，se信號與差分信號在規格上是不可能兼容，這意味著未來存在兩種信號傳輸機制的ddr4內存，這兩種內存彼此互不兼容。目前jedec內部成員也已對兩種ddr4規格達成了一致，未來平滑升級的se信號版本將出現在市場接替ddr3的地位，差分信號的高頻版ddr4則作為下一代產品。其中鎂光主要推動差分信號技術的發展，三星公司則致力于se信號ddr4的商用化。因此，未來你要升級內存容量時可要注意了：或許此ddr4非彼ddr4。

2、引入點對點訪問機制

　　位對于ddr3內存來說，目前數據讀取訪問的機制是雙向傳輸。而在ddr4內存中，訪問機制已經改為了點對點技術，這是ddr4整個存儲系統的關鍵性設計。

在ddr 3內存上，內存和內存控制器之間的連接采用是通過多點分支總線來實現。這種總線允許在一個接口上掛接許多同樣規格的芯片。我們都知道目前主板上往往為雙通道設計四根內存插槽，但每個通道在物理結構上只允許擴展更大容量。這種設計的特點就是當數據傳輸量一旦超過通道的承載能力，無論你怎么增加內存容量，性能都不見的提升多少。這種設計就好比在一條主水管可以掛一個水箱或兩個水箱甚至多個水箱，但受制于主管道的大小，即便你可以增加水箱數量或大小來提升容量，但總的送水率并沒有提升。或許你會發現，內存從8g增加到16g所帶來的性能提升并不比從4g增加到8g時明顯，就是這個原理了。不過，由一個“主”內通管道掛載一個或兩相內存模塊，支“管道”的增加將會增加pcb板設計的復雜性，在高頻下對穩定性有一定的負面影響。

　　因此，ddr 4拋棄了這樣的設計，轉而采用點對點總線：內存控制器每通道只能支持唯一的一根內存。相比多點分支總線，點對點相當于一條主管道只對應一個水箱（這種機制的改變其實并不會對傳輸速度產生太大的影響，因為主管道的大小并沒有改變），這樣設計的好處可以大大簡化內存模塊的設計、更容易達到更高的頻率。不過，點對點設計的問題也同樣明顯：一個重要因素是點對點總線每通道只能支持一根內存，因此如果ddr4內存單條容量不足的話，將很難有效提升系統的內存總量。當然，這難不道聰明的開發者，3ds封裝技術就是擴增ddr4容量的關鍵技術。

3、3ds封裝技術，讓“肚”量更大

    3ds（3-dimensional stack，三維堆疊）技術是ddr4內存中 關鍵的技術之一，它用來增大單顆芯片的容量。

    3ds技術 初由美光提出的,它類似于傳統的堆疊封裝技術，如手機芯片中的arm處理器就是采用堆疊封裝來以減少體積。在3ds技術中，內存模塊使用特殊設計的主從dram die，其中只有主dram die才與外界內存控制器發生聯系，從die只是個跟班的小弟，主從dram die之間通過金屬線進行連接。那么ddr4怎么來實現主從dram die連接呢？這里面的秘密就是tsv硅穿孔技術。

    所謂硅穿孔，就用激光或蝕刻方式在硅片上鉆出小孔，然后填入金屬聯通孔洞，這樣經過硅穿孔的不同硅片之間的信號可以互相傳輸。根據jedec的說明，在使用了3ds堆疊封裝技術后，單條內存的容量 大可以達到目前產品的8倍之多。舉例來說，目前常見的大容量內存單條容量為8gb（單顆芯片512mb，共16顆），未來ddr4 大可以達到64gb，甚至128gb。不過3ds工藝對生產工藝要求很高，良品率在短時間內很難得到保證。因此很可能會大幅度提高內存的成本和銷售價格，對ddr4的推廣來說是非常不利的。

4、ddr4外觀大變

　　技術升級并不僅僅體現在內部，同樣體現在ddr4的外部。 明顯的變化就是ddr4內存的金手指。由于改用點對點總線，ddr4的金手指觸點從ddr3的240個增加到284個(筆記本so-dimm ddr4的觸點為256個)，不過由于每一個觸點的間距從1毫米縮減到0.85毫米，因此ddr4內存模塊的長度基本不變。

    此外，為了保護內存在高頻率工作下的可靠性，ddr4內存的金手指呈彎曲狀。我們都知道，外觀上，傳統內存的金手指都是平直的，這樣的設計在生產時更為簡便，但這種設計讓內存金手指插入內存插槽后因受到的摩擦力較大往往導致內存的易用性或可靠性上存在一定的瑕疵（君不見，用橡皮擦擦內存金手指往往是解決電腦內存故障的妙招。）。為了解決這個問題，ddr4的金手指采用弧面設計不但可以保證ddr4內存的金手指和內存插槽觸點有足夠的接觸面，信號傳輸穩定無虞，又可以讓中間凸起的部分和內存插槽產生足夠的摩擦力穩定內存。唯一的問題在于圓弧形的設計增加了pcb加工的難度，這將影響ddr4產品的價格和產量。

三、ddr4,何時登場？

    從目前的情況來看，ddr4在今年年底將可能開始試產，明年將開始進入市場,而在2016年左右，ddr4將會徹底取代ddr3成為主流產品。現在，你已經可以在鎂光、三星等dram廠商的頁面上查詢到有關ddr4產品的相關信息和參數了，鎂光甚至已經開始銷售ddr4內存顆粒。至于在平臺方面，目前英特爾、amd并沒有透露將從何時開始支持ddr4。一些消息表明英特爾明年的頂級平臺haswell-ex將開始初步支持ddr4內存。如果消息屬實，那么amd也應該差不多在同一時間開始支持ddr4，畢竟兩個是冤家對頭。

    不過，ddr4點對點的訪問機制對主板設計提出了更高的要求：ddr4模組仍采用64bit并行總線與內存控制器相連，雙通道設計則是128bit，但是由于采用點對點訪問機制，那么主板上對應的數據排線也將達到128條，結合ddr4內存高頻和高帶寬的特點，就要求主板pcb的數據線布置更為準確、可靠。

編輯觀點：不驚艷的大升級

　　盡管ddr4所帶來的技術改進不能用“驚艷“形容，但在jedec標準支持以及各大dram廠商、amd英特爾等平臺廠商支持下，ddr4內存在未來必然成為主流是不容置疑。它的到來也將會顯而易見帶來pc行業的又一波升級熱潮,你現在需要做的就是往儲錢罐里儲錢就可以了……

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