优化的用于DDR5 DIMM解决方案:助力高性能服务器内存模块

内存很重要，真的非常重要。 但有时我们会忽略内存模块（ DIMM¹）在实现我们预期的技术改进中所发挥的关键作用。 虽然DIMM的整体市场前景总体稳定，但人工智能和云服务的扩展正在推动服务器容量需求的增加，这进一步提升了对DIMM数量、高容量和高速性能的需求。 在客户端市场，随着容量需求趋于饱和，所需的模块数量相对受限。 尤其是对于笔记本电脑，对便携性的日益关注推动了纤薄设计设备的普及，这促使对板载DRAM（LPDDR(低功耗双倍数据率同步动态随机存储器)，低功耗DRAM）解决方案的偏好增加，从而限制了模块需求的增长。 在当前市场的剧烈变动中，确保服务器的稳定运行至关重要，相关DIMM组件的作用也变得尤为关键。 在这种环境下，三星一直凭借其多年来在电源管理IC（PMIC）领域的专业积累，持续提供符合客户需求的产品与技术。

三星于2017年首次进入DDR5² PMIC（电源管理集成电路）市场。 在完成这一布局后，三星于2021年推出了首款用于DDR5 DRAM模块的PMIC。 此前，主板通过PMIC为模块供电。 但随着转向DDR5，JEDEC（固态技术协会）规定PMIC必须内嵌在模块内部。 作为行业领导者，三星始终生产符合JEDEC标准的产品，致力于实现行业内最高效率并确保设计的稳健性。 然而，该战略不仅应用于PMIC。 三星也在不断扩展DDR5模块所需产品的阵容，以提供全面解决方案作为首要目标。

这些努力始于开发串行存在检测（SPD）和温度传感器（TS），但现在已扩展至客户端时钟驱动器（CKD）与缓冲芯片等进入门槛较高的产品。 这一切都再次表明，三星在该领域处于前沿地位。 那么，这些发展如何让三星保持前沿？

PMIC:核心电力基础设施
 

大城市每天都有成千上万人从A点前往B点。 在这样的城市中，地铁等公共交通系统是城市正常运转的关键——没有它，乘客将无法顺利抵达目的地。 在DIMM中，PMIC就像地铁系统，将所需的电力输送至每个IC，主要是DRAM以及CKD、SPD、TS等外围组件。 SPD决定“乘客”去向何方以及数量，相当于地铁调度中心。 在这个系统中，PMIC是确保系统正常运行的关键基础设施。

随着PMIC的发展，电源通道的数量和类型也随之增加，服务器产品通常比客户端产品需要更多的通道和更大的功率容量。 因此，服务器产品采用4通道降压转换器和双LDO（低压差稳压器）³¹，而客户端产品采用3通道降压转换器和2LDO。⁴ 最初的计划是服务器与客户端各用一款PMIC，但随着DRAM模块容量与速度的提升，供电方式需有所差异，促使产品多样化发展。
 

在DDR4（四代双倍数据率同步动态随机存储器）中，PMIC被安装在模块基板外部。 这存在一个缺点——模块外部供电会导致布线变长，并因金手指的接触电阻而降低电源效率。⁵此外，PMIC未针对模块特性进行调校，导致系统未优化，同时易受主板噪声影响。 DDR5通过将PMIC内嵌于模块中来解决这些问题。 这一调整提升了系统级别的效率，同时增强了电源完整性，确保DRAM稳定供电。 在安全性和稳健设计方面，三星的PMIC拥有前沿优势，其标准高于JEDEC规范。 例如，其输入电压安全裕度超过180%。

SPD/TS:运行管理

由于PMIC现在集成于模块中，主机（CPU）与DRAM（DIMM）之间的通信需要更多的主动组件。 还必须加入一个接口集线器，用于控制/管理DIMM内部的主动组件。 因此，SPD增加了I2C（集成电路接口）/I3C（增强型集成电路接口）集线器功能，原本SPD仅作为DIMM数据的存储中心EEPROM（电可擦可编程只读存储器）。 因此，SPD不再只是存储信息，而是在系统初始启动阶段管理DIMM内的主动组件，功能更强，重要性也随之提升。

DDR5的前代产品已包含温度传感器，用于评估DIMM/系统的运行效率。 但DDR5的速度和容量提升也带来了更高的温度敏感性。 由于高温会提升故障风险，DDR5的传感器会更精确地检测温度，并根据温度等级采取相应措施。 这些措施包括降低IC工作频率或加强散热。 这意味着其温度传感器必须更加精确，具体性能如下表所示。⁶
 

CKD:性能增强器

过去，客户端DIMM每个CPU的数量较少，布线长度也相对较短，因此并非必需使用缓冲芯片。 然而，随着DDR5数据传输速率的提升（达到6400MT/s及以上），时钟缓冲器变得不可或缺，JEDEC开始要求在DDR5客户端模块中内置CKD，以确保从6400MT/s起具备足够的性能。顺应这些变化，三星在其新产品中采用了业界最先进的工艺制程，确保在从6400MT/s到9200MT/s的DDR5各种标准中实现卓越性能。9200MT/s标准是一个尤为值得注意的成就，因为这是三星首次实现对最大速度的全面覆盖。
 

三星在PMIC技术开发方面有着深厚积累，始终为客户提供稳定可靠、价格具有竞争力的产品。 三星始终致力于提供符合行业标准的整体解决方案，体现了其以客户为中心的半导体制造商定位，并持续推动交钥匙产品解决方案，以降低客户生产成本。 如今，在人工智能时代，三星通过预验证的兼容性与主动组件的高效协同，提高了开发资源的利用效率。 随着技术的不断进步，这种方法为所有相关方的成功奠定了基础。
 

*所示图像仅用于说明目的，可能与实际产品不完全一致。 图像经过数字编辑、修改或增强处理。

*所有产品规格基于内部测试结果，并可能因用户系统配置而有所不同。 实际性能可能因使用条件与环境而异。

_{¹⁾ 小型双重内嵌式内存模组
²⁾ 五代双倍数据率同步动态随机存储器
³⁾ 服务器型号:PMIC5000、5010、5020、5030。
⁴⁾ 客户端型号:PMIC 5100、5120、5200。
⁵⁾ 金手指（Gold Fingers）是位于PCB（印制电路板）或DIMM边缘的镀金接触点，用于在内存与主板之间传输信号和电力。
⁶⁾ JEDEC标准TS5111、TS5110串行总线温度传感器，版本1.3，2020年9月19日。}