深入了解DRAM和SDRAM：内存带宽的计算与封装形式的奥秘

SSD SDRAM

DDR SDRAM简介

动态随机存取存储器DRAM（Dynamic Random Access Memory，DRAM）是一种半导体存储器。

其主要的作用原理是利用电荷内存储电荷的数量来代表一个二进制比特（bit）是1还是0。

由于在现实中品体管会有漏电电流的现象，导致电客上所存储的电荷数量并不足以正确的判别数据,而导致数据毁损。因此对于DRAM来说,周期性地充电是一个无可避免的要件。由也正是定时刷新的特性,被称为动态存储器。

与SRAM相比,DRAM的优势在于结构简单：每一个比特的数据都只需一个电容跟一个晶体管来处理、而在SRAM上一个比特通常需要六个品体管。所以DRAM具有单位体积的容量大，成本较低的优点，缺点则是访问速度较慢，耗电量较大。

同步动态随机存取内存SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memor，SDRAM)。它是有一个同步接口的动态随机存取内存（DRAM）。通常DRAM有一个异步接口、可以随时响应控制输入的变化,而SDRAM有一个同步接口,在响应控制输入前会等待一个时钟信号,这样就能和计算机的系统总线同步。

时钟被用来驱动一个有限状态机,对进入的指令进行管线(Pipeline)操作。管线意味着芯片可以在外理完之前的指令前,接受一个新的指令。在一个写入的管线中,写入命令在另一个指令执行完之后可以立刻执行,而不需要等待数据写入存储队列的时间。

SDRAM在计算机中被广泛使用,从起初的SDRAM到之后一代的双倍速率DDR(Double Data Rate,DDR),然后是DDR2和DDR3进入大众市场,2015年开始DDR4进入消费市场。

内存数据传输速率计算

公式：内存带宽=内存核心频率x内存总线位数x倍增系数。

DDR即双倍速率SDRAM,采用时钟脉冲上升、下降沿各传一次数据,1个时钟信号可以传输2倍于SDRAM的数据,所以它的倍增系数是2。

DDR2仍然采用时钟脉冲上升、下降沿各传一次数据的技术,但是一次预读4bit数据,是DDR一次预读2bit的2倍,因此，它的倍增系数是2*2=4

DDR3作为DDR2的升级版,最重要的改变是一次预读8bit,是DDR2的2倍,DDR的4倍。所以,它的倍增系数是2**2*2=8。*

DDR4作为DDR3的升级版,一次预读16bit,是DDR3的2倍,DDR的16倍,所以,它的倍增系数是2*2*2*2=16。

从SDRAM-DDR时代,数据总线位宽时钟没有改变,都为64bit,但是如果采用双通道技术,可以获得64*2=128bit的位宽。

问题：一条单通道标称DDR3，1066的内存条在默认频率下的带宽。

1066是指有效数据传输频率，除以8才是核心频率。该内存只用采用单通道模式,位宽为64bit，DDR3倍增系数为8。

所以内存带宽=(1066/8)X64X8=68224Mbit。

由于8bit=1Byte，得内存带宽=68224/8=8528MByte=8528/1024=8.328125GB

1GB=1024MB

问题：计算两条标称1066超频到1200的DDR3内存组成双通道后的带宽。

超频到1200后，内存核心频率为1200/8=150MHz；双通道的位宽为128bit；

所以内存带宽=150*128*8=153600Mbit=153600/8=19200MByte=19200/1024=18.75GB

内存条的封装形式

内存封装是将内存芯片包裹起来，以避免芯片与外界接触，防止外界对芯片的损害。空气中的杂质和不良气体，乃至水蒸气都会腐蚀芯片上的精密电路，进而造成电学性能下降。不同的封装技术在制造工序和工艺方面差异很大，封装后对内存芯片自身性能的发挥也起到至关重要的作用。接下来简单介绍几种封装方法。

DIP封装

上个世纪的70年代，芯片封装基本都采用DIP（Dual ln-line Package，双列直插式封装）封装，此封装形式在当时具有适合PCB（印刷电路板）穿孔安装，布线和操作较为方便等特点。但DIP封装形式封装效率很低，其芯片面积和封装面积之比为1：1.86，这样封装产品的面积较大，内存条PCB板的面积是固定的，封装面积越大在内存上安装芯片的数量就越少，内存条容量也就越小。同时较大的封装面积对内存频率、传输速率、电器性能的提升都有影响。

TSOP封装

到了上个世纪80年代，内存第二代的封装技术TSOP出现，得到了业界广泛的认可，时至今日仍旧是内存封装的主流技术。TSOP是“Thin Small Outline Package”的缩写，意思是薄型小尺寸封装。TSOP内存是在芯片的周围做出引脚，采用SMT技术（表面安装技术）直接附着在PCB板的表面。TSOP封装操作方便，可靠性比较高，是目前的主流封装方式。

BGA封装

BGA叫做“球栅阵列封装”，其最大的特点就是芯片的引脚数目增多了，组装成品率提高了。采用BGA封装可以使内存在体积不变的情况下将内存容量提高两到三倍，与TSOP相比，它具有更小的体积、更好的散热性能和电性能。

CSP封装

CSP（Chip Scale Package，芯片级封装）作为新一代封装方式，其性能又有了很大的提高。CSP封装不但体积小，同时也更薄，更能提高内存芯片长时间运行的可靠性，芯片速度也随之得到大幅度的提高。目前该封装方式主要用于高频DDR内存。