Micron Technology社 DDR5 SDRAM - Micron

製品概要

引用：https://www.micron.com/products/dram/ddr5-sdram

Micron Technology社 DDR5 SDRAM製品は、DDR4と比較して利用可能帯域幅が最大2倍となり、転送速度 6400MT/Sを実現します。従来抱えていたメモリーアクセスのボトルネックを解消することで、AIの学習や推論、生成AI、データ分析等のアプリケーションで求められる大量データアクセスへの対応が可能になります。

製品ラインナップ

型名	MT60B4G4RZ-56B:D	MT60B2G8RZ-56B:D	MT60B1G16HD-56B:D
容量	16Gb
データ幅	x4	x8	x16
パッケージ	78-ball (7.5mm x 11mm)	78-ball (7.5mm x 11mm)	102-ball (7.5mm x 14mm)
スピードグレード	DDR5-5600(2800MHz), CL = 46
動作温度	0℃ to +95℃ (IT 品:-40℃ ～ +95℃はご相談ください)

型名	MT60B6G4RW-56B:B	MT60B3G8RW-56B:B	MT60B1536M16RV-56B:B
容量	24Gb
データ幅	x4	x8	x16
パッケージ	78-ball (8mm x 11mm)	78-ball (8mm x 11mm)	102-ball (8mm x 14mm)
スピードグレード	DDR5-5600(2800MHz), CL = 46
動作温度	0℃ to +95℃

※表に記載のないスピードグレード、動作温度のデバイスについては個別にお問い合わせください。

DDR5の主な新機能

低電圧化
VDD電圧とVDDQ電圧を低電圧化させることで低消費電力化に貢献しています。

DFE (decision feedback equalizer)
デバイス内部のデータアイを開くことができ、ISI（inter-symbol interference）の影響を軽減することができます。

DCA (Duty cycle adjuster)
読み取り時にDQ/DQSのDuty cycleを調整できる回路で、PCBを通過する際に自然に発生する小さなDuty cycleの歪みを修正し、最終的にコントローラーが受信するDQ/DQS信号のDuty cycleを最適化します。

その他の新機能はこちら

DQS inteval oscillator

電圧/温度変化により引き起こされるDQSクロックツリーの遅延変化をコントローラーにて監視できるようにする回路で、コントローラー設計者は、書き込みタイミングの最適化に再トレーニングが必要かどうかを判断することができます。

新しいトレーニングモード

DDR4で搭載されるwrite leveling training modeに加え、read preamble, command and address, chip selectの training modeを新たに採用し高速なデータ転送を可能にしています。

専用のmode register

専用のmode register に読み取りトレーニングパターンを保有しています。高速なデータ転送においてより堅固なタイミングマージンを提供します。

内部基準電源

command/address及び chip select用の内部基準電源を設置しています。VREFDQに加えVREFCA, VREFCSの内部基準電源により電圧マージンが向上し、より高速なデータ転送を可能にします。

DDR4の課題マルチコア化による帯域幅拡大

次世代プロセッサーは、搭載コア数を増やして並列処理を可能にすることで、性能向上を実現しています。マルチコア化によりシステムで求められる帯域幅が拡大し、DDR4の転送速度では仕様を満たせないケースが増えました。
以下のグラフでは、一つのコアが必要な帯域幅（緑色のライン）はほぼ一定であるものの、プロセッサーの搭載コア数（黄色のライン）の増加によりシステムとして必要な帯域幅（水色のライン）が拡大しているのが確認できます。

143777_pic1 — 理論上のDRAM帯域幅とプロセッサーのコア数増加傾向
引用： https://www.micron.com/-/media/client/global/documents/products/white-paper/ddr5_more_than_a_generational_update_wp.pdf?la=e

DDR5は転送速度を向上し、帯域幅の課題を解決

DDR5では転送速度が向上し、規格上ではDDR4 の2倍となる6400MT/Sと定義されています。

以下の転送速度のシミュレーション結果から、同じ転送速度3200MT/sのDDR4と比べDDR5は帯域幅が1.36倍、DDR4-3200とDDR5-4800では帯域幅が1.87倍になっていることが分かります。

143777_pic2 — 転送速度のシミュレーション結果
引用： https://www.micron.com/-/media/client/global/documents/products/white-paper/ddr5_more_than_a_generational_update_wp.pdf?la=e

その他の改善として、電源電圧はDDR4の1.2Vに対して、DDR5では1.1Vと低電圧化され電力効率の向上を図っています。
Burst LengthとBank GroupはDDR4と比べて2倍になり、DDR5は効率的にデータ転送を高速化する工夫がされています。

その他の項目については、以下の製品仕様をご確認ください。

製品仕様

製品シリーズ	DDR4 SDRAM	DDR5 SDRAM
データ転送速度	1600～3200MT/S	3200～6400MT/S
VDD/VDDQ/VPP	1.2V/1.2V/2.5V	1.1V/1.1V/1.8V
内部基準電源	VREFDQ	VREFDQ, VREFCA, VREFCS
コンポーネント容量	2-16Gb	8-64Gb
Prefetch	8n	16n
Burst Length	8	16
Bank groups (BG)/banks	4 BG x 4 banks	8 BG x 2 banks (8Gb x4/x8)4 BG x 2 banks (8Gb x16)8 BG x 4 banks (16-64Gb x4/x8)4 BG x 4 banks (16-64Gb x16)
Page size	512B/1KB/2KB	1KB/1KB/2KB
One-Die ECC	×	〇
DQ receiver equalization	×	Multi-tap DFE
DCA(Duty cycle adjustment)	×	DQS and DQ
PRECHARGE commands	All bank and per bank	All bank, per bank, and same bank
REFRESH commands	All bank	All bank and same bank
Training mode	write leveling	write leveling read preamble command and address chip select
Internal DQS delay monitoring	×	〇
Read training patterns	DDR4: MPRを使用	DDR5: 専用Mode Registerを使用
Package	78 BGA/96 BGA	82 BGA/102 BGA