DDR，DDR2與DDR3的區別

 

在相同 的系統外頻下， DDR，DDR2，DDR3的頻率分別增長2，4，8倍。可以提供很高的數據帶寬。

DDR，DDR2與DDR3的區別
DDR是一種繼SDRAM後產生的記憶體技術，DDR，英文原意為“DoubleDataRate”，顧名思義，就是雙資料傳輸模式。之所以稱其為“雙”，也就意味著有“單”，我們日常所使用的SDRAM都是“單資料傳輸模式”，這種記憶體的特性是在一個記憶體時鐘週期中，在一個方波上升沿時進行一次操作(讀或寫)，而DDR則引用了一種新的設計，其在一個記憶體時鐘週期中，在方波上升沿時進行一次操作，在方波的下降沿時也做一次操作，之所以在一個時鐘週期中，DDR則可以完成SDRAM兩個週期才能完成的任務，所以理論上同速率的DDR記憶體與SDR記憶體相比，性能要超出一倍，可以簡單理解為100MHZ DDR=200MHZ SDR。 
DDR記憶體不向後相容SDRAM 
DDR記憶體採用184線結構，DDR記憶體不向後相容SDRAM，要求專為DDR設計的主板與系統。 
DDR-II記憶體將是現有DDR-I記憶體的換代產品，它們的工作時鐘預計將為400MHz或更高（包括現代在內的多家記憶體商表示不會推出DDR-II 400的記憶體產品）。從JEDEC組織者闡述的DDR-II標準來看，針對PC等市場的DDR-II記憶體將擁有400-、533、667MHz等不同的時鐘頻率。 
高端的DDR-II記憶體將擁有800-、1000MHz兩種頻率。DDR-II記憶體將採用200-、220-、240-針腳的FBGA封裝形式。最初的DDR-II記憶體將採用0.13微米的生產工藝，記憶體顆粒的電壓為1.8V，容量密度為512MB。 DDR-II將採用和DDR-I記憶體一樣的指令，但是新技術將使DDR-II記憶體擁有4到8路脈衝的寬度。DDR-II將融入CAS、OCD、ODT等新性能指標和中斷指令。DDR-II標準還提供了4位、8位元512MB記憶體1KB的定址設置，以及16位元512MB記憶體2KB的定址設置。 
DDR-II記憶體標準還包括了4位預取數（pre-fetch of 4 bits）性能，DDR-I技術的預取數位只有2位。 
DDR3的市場導入時間預計為2006年下半，最高資料傳輸速度標準較達到1600Mbps。不過，就具體的設計來看，DDR3與DDR2的基礎架構並沒有本質的不同。從某種角度講，DDR3是為了解決DDR2發展所面臨的限制而催生的產物。 
由於DDR2的資料傳輸頻率發展到800MHz時，其內核工作頻率已經達到200MHz，因此再向上提升較為困難，這就需要採用新的技術來保證速度的可持續發展性。另一方面，也是由於速度提高的緣故，記憶體的位址/命令與控制匯流排需要有全新的拓樸結構，而且業界也要求記憶體要具有更低的能耗，所以，DDR3要滿足的需求就是： 
更高的外部資料傳輸率 
更先進的位址/命令與控制匯流排的拓樸架構 
在保證性能的同時將能耗進一步降低 
為了滿足上述要求，DDR3在DDR2的基礎上採用了以下新型設計： 
8bit預取設計，DDR2為4bit預取，這樣DRAM內核的頻率只有介面頻率的1/8，DDR3-800的核心工作頻率只有100MHz 
採用點對點的拓樸架構，減輕位址/命令與控制匯流排的負擔 
採用100nm以下的生產工藝，將工作電壓從1.8V降至1.5V，增加非同步重置（Reset）與ZQ校準功能。 
下面我們通過DDR3與DDR2的對比，來更好的瞭解這一未來的DDR SDRAM家族的最新成員。 
DDR3與DDR2的不同之處 
1、邏輯Bank數量 
DDR2 SDRAM中有4Bank和8Bank的設計，目的就是為了應對未來大容量晶片的需求。而DDR3很可能將從2Gb容量起步，因此起始的邏輯Bank就是8個，另外還為未來的16個邏輯Bank做好了準備。 
2、封裝（Packages） 
DDR3由於新增了一些功能，所以在引腳方面會有所增加，8bit晶片採用78球FBGA封裝，16bit晶片採用96球FBGA封裝，而DDR2則有60/68/84球FBGA封裝三種規格。並且DDR3必須是綠色封裝，不能含有任何有害物質。 
3、突發長度（BL，Burst Length） 
由於DDR3的預取為8bit，所以突發傳輸週期（BL，Burst Length）也固定為8，而對於DDR2和早期的DDR架構的系統，BL=4也是常用的，DDR3為此增加了一個4-bit Burst Chop（突發突變）模式，即由一個BL=4的讀取操作加上一個BL=4的寫入操作來合成一個BL=8的資料突發傳輸，屆時可通過A12位址線來控制這一突發模式。而且需要指出的是，任何突發中斷操作都將在DDR3記憶體中予以禁止，且不予支持，取而代之的是更靈活的突發傳輸控制（如4bit順序突發）。 
3、定址時序（Timing） 
就像DDR2從DDR轉變而來後延遲週期數增加一樣，DDR3的CL週期也將比DDR2有所提高。DDR2的CL範圍一般在2至5之間，而DDR3則在5至11之間，且附加延遲（AL）的設計也有所變化。DDR2時AL的範圍是0至4，而DDR3時AL有三種選項，分別是0、CL-1和CL-2。另外，DDR3還新增加了一個時序參數——寫入延遲（CWD），這一參數將根據具體的工作頻率而定。 
4、新增功能——重置（Reset） 
重置是DDR3新增的一項重要功能，並為此專門準備了一個引腳。DRAM業界已經很早以前就要求增這一功能，如今終於在DDR3身上實現。這一引腳將使DDR3的初始化處理變得簡單。當Reset命令有效時，DDR3記憶體將停止所有的操作，並切換至最少量活動的狀態，以節約電力。在Reset期間，DDR3記憶體將關閉內在的大部分功能，所以有資料接收與發送器都將關閉。所有內部的程式裝置將重定，DLL（延遲鎖相環路）與時鐘電路將停止工作，而且不理睬資料匯流排上的任何動靜。這樣一來，將使DDR3達到最節省電力的目的。 
5、新增功能——ZQ校準 
ZQ也是一個新增的腳，在這個引腳上接有一個240歐姆的低公差參考電阻。這個引腳通過一個命令集，通過片上校準引擎（ODCE，On-Die Calibration Engine）來自動校驗資料輸出驅動器導通電阻與ODT的終結電阻值。當系統發出這一指令之後，將用相應的時鐘週期（在加電與初始化之後用512個時鐘週期，在退出自刷新操作後用256時鐘週期、在其他情況下用64個時鐘週期）對導通電阻和ODT電阻進行重新校準。 
6、參考電壓分成兩個 
對於記憶體系統工作非常重要的參考電壓信號VREF，在DDR3系統中將分為兩個信號。一個是為命令與位址信號服務的VREFCA，另一個是為資料匯流排服務的VREFDQ，它將有效的提高系統資料匯流排的信噪等級。 
7、根據溫度自動自刷新（SRT，Self-Refresh Temperature） 
為了保證所保存的資料不丟失，DRAM必須定時進行刷新，DDR3也不例外。不過，為了最大的節省電力，DDR3採用了一種新型的自動自刷新設計（ASR，Automatic Self-Refresh）。當開始ASR之後，將通過一個內置於DRAM晶片的溫度感測器來控制刷新的頻率，因為刷新頻率高的話，消電就大，溫度也隨之升高。而溫度感測器則在保證資料不丟失的情況下，儘量減少刷新頻率，降低工作溫度。不過DDR3的ASR是可選設計，並不見得市場上的DDR3記憶體都支援這一功能，因此還有一個附加的功能就是自刷新溫度範圍（SRT，Self-Refresh Temperature）。通過模式寄存器，可以選擇兩個溫度範圍，一個是普通的的溫度範圍（例如0℃至85℃），另一個是擴展溫度範圍，比如最高到95℃。對於DRAM內部設定的這兩種溫度範圍，DRAM將以恒定的頻率和電流進行刷新操作。 
8、局部自刷新（RASR，Partial Array Self-Refresh） 
這是DDR3的一個可選項，通過這一功能，DDR3記憶體晶片可以只刷新部分邏輯Bank，而不是全部刷新，從而最大限度的減少因自刷新產生的電力消耗。這一點與移動型記憶體（Mobile DRAM）的設計很相似。 
9、點對點連接（P2P，Point-to-Point） 
這是為了提高系統性能而進行了重要改動，也是與DDR2系統的一個關鍵區別。在DDR3系統中，一個記憶體控制器將只與一個記憶體通道打交道，而且這個記憶體通道只能一個插槽。因此記憶體控制器與DDR3記憶體模組之間是點對點（P2P，Point-to-Point）的關係（單物理Bank的模組），或者是點對雙點（P22P，Point-to-two-Point）的關係（雙物理Bank的模組），從而大大減輕了位址/命令/控制與資料匯流排的負載。而在記憶體模組方面，與DDR2的類別相類似，也有標準DIMM（臺式PC）、SO-DIMM/Micro-DIMM（筆記本電腦）、FB-DIMM2（伺服器）之分，其中第二代FB-DIMM將採用規格更高的AMB2（高級記憶體緩衝器）。不過目前有關DDR3記憶體模組的標準制定工作剛開始，引腳設計還沒有最終確定。 
除了以上9點之外，DDR3還在功耗管理，多用途寄存器方面有新的設計，但由於仍入於討論階段，且並不是太重要的功能，在此就不詳細介紹了。下面我們來總結一下DDR3與DDR2之間的對比： 
DDR2與DDR3規格對比，業界認為DDR3-800將被限定于高端應用市場，這有點像當今DDR2-400的待遇，預計DDR3在臺式機上將以1066MHz的速度起步 
從整體的規格上看，DDR3在設計思路上與DDR2的差別並不大，提高傳輸速率的方法仍然是提高預取位數。但是，就像DDR2和DDR的對比一樣，在相同的時鐘頻率下，DDR2與DDR3的資料帶寬是一樣的，只不過DDR3的速度提升潛力更大。所以初期我們不用對DDR3抱以多大的期望，就像當初我們對待DDR2一樣。當然，在能耗控制方面，DDR3顯然要出色得多，因此將可能率先受到移動設備的歡迎，就像最先歡迎DDR2記憶體的不是臺式機，而是伺服器一樣。在CPU外頻提升最迅速的PC臺式機領域，DDR3未來也將經歷一個慢熱的過程。
在相同 的系統外頻下，DDR，DDR2，DDR3的頻率分別增長2，4，8倍。可以提供很高的數據帶寬。