4時代內存搶先看 DDR4內存全面解讀

內存是一個非常奇怪的設備，沒有它電腦就一定無法運行，并且內存對性能的影響也很重要，內存的性能在很大程度上決定了整個系統的性能。但是內存的發展速度卻一直都不快，從SDRAM到DDR、DDR2，發展到DDR3后，內存就經歷了相當時期的長時期的發展停滯期。不過第四代內存DDR4終于快要上市了，它的全新特性和超強規格使得它具有劃時代的意義。

早在去年年末，內存規范廠商JEDEC就發布了DDR4內存的白皮書。而經過接近一年的發展和醞釀，DDR4內存終于要走向前臺。相比目前的DDR3內存，DDR4內存在技術和規格上都有大幅度創新，即將引領下一個內存時代。

1 超高速 多通道 大容量

根據目前的規劃，DDR4需要在預取數沒有改變的情況下將等效頻率從DDR4 1600起，短期內提升至DDR4 3200，未來會進一步發展到DDR4 4266及以上。由于架構的大幅度改進，DDR4的頻率上升變得更容易，因此高頻率、高速度是DDR4的最典型特征。但是，在工藝一定的情況下，頻率上升帶來的問題也很麻煩，主要是溫度變高、工作穩定性降低、信號傳輸穩定性變差等。這些都是DDR4在高頻率運作時需要解決的問題。為了解決這個問題，DDR4使用了很多新技術，比如Bank Group技術、TCSE、TCAR等。總線上DDR4采用了全新的點對點總線，內存設計上使用了3DS技術，整體實力令人驚嘆。

為了更快的傳輸數據，DDR4采用了Bank Group分組架構技術，內部可以支持2個或者4個Group，能夠同時對這些Group進行讀寫操作。每個Bank Group可以獨立讀寫數據，這樣一來內部的數據吞吐量大幅度提升，可以同時讀取大量的數據，內存的等效頻率在這種設置下也得到巨大的提升。Bank Group帶來了DDR4內部數據傳輸能力的大幅度提升，讓DDR4在物理頻率沒有太大提升的情況下能大幅度提升數據存取能力。憑借Bank Group的設計，DDR4獲得了非常大的發展空間，這是技術型產品需要長期發展不可或缺的重要內容。只有在未來有持續的發展空間，DDR4才能在3～5年中對未來計算帶寬提供足夠支持。

解決了存儲帶寬問題后，DDR4還采用了超高速的點對點總線。點對點總線的特性是內存控制器每通道只能支持唯一的一根內存。它相當于為每個倉庫都設計了一條道路，有效利用了每個內存的位寬。點對點總線設計比較簡單，容易達到更高的頻率。在彈性內存多通道技術發展后，用戶有很大可能依舊可以在不同的通道上配置不同規格的內存，即能節約投資，又能提高性能。實際的性能數據方面，未來民用PC中支持DDR 4的產品可能使用4通道點對點內存控制器。以DDR 3200計算，在4通道的情況下，可以提供約102.4GB/s（3200×64×4÷8）的帶寬，遠遠超出目前25GB/s左右的帶寬，即使是普通的雙通道，帶寬也高達52.2GB/s，也超出目前主流水平100%還多。

目前限制內存發展的因素還有內存容量。DDR4準備啟用堆疊封裝來增大單顆芯片的容量，這也是DDR4內存中最關鍵的技術之一。這項技術在DDR4中被稱作3DS（3-Dimensional Stack）。DDR4中，采用硅穿孔后的多層芯片中，只有一個主DRAM，其余的都是從DRAM（最多可以疊加7層，加上主DRAM，共8層）。芯片在工作時，只面向主DRAM，系統就像操作單層芯片那樣操控所有的堆疊芯片。使用了3DS堆疊封裝技術后，單條內存的容量最大可以達到目前產品的8倍之多。即使技術不成熟只能使用4層堆疊，DDR4內存至少可以達到單條32GB，雙通道64GB，基本可以滿足未來三五年內的內存容量需求了。

2 DDR4內存是彎的

DDR3內存和DDR2內存外觀看起來基本相同，只是金手指上的缺口不太一樣，那么DDR4呢？會有什么特色設計嗎？

DDR4內存是“彎的”！DDR4內存的金手指不再是平直的了，而是呈現彎曲狀。做出這樣的改進是因為從結構來看，傳統內存平直設計的摩擦力較大，因此內存存在難以拔出和難以插入的情況。而DDR4將內存下部設計為中間稍突出、邊緣收矮的形狀。在中央的高點和兩端的低點以平滑曲線過渡。這樣的設計既可以保證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而穩定內存。

除了典型的外觀變化外，DDR4內存的金手指本身設計有較明顯變化。金手指中間的“缺口”也就是防呆口的位置相比DDR3更為靠近中央。在金手指觸點數量方面，普通DDR4內存有284個，比DDR3的240個要多，每一個觸點的間距從1毫米縮減到0.85毫米，因此長度基本不變。筆記本電腦內存上使用的SO-DIMM DDR4內存有256個觸點，觸點間距從0.6毫米縮減到了0.5毫米，長度相比觸點只有204個SO-DIMM DDR3內存也沒有太大的變化。

在尺寸方面，由于DDR4芯片封裝方式的改變以及高密度、大容量的需要，因此DDR4的PCB的厚度略微增加了0.2毫米，高度略有增高，長和寬分別增加了0.9毫米和1毫米，達到了68.6毫米長和31.25毫米高。不過僅僅從外觀看，不經過仔細對比的話，是不會發現DDR4和DDR3在長寬高上有太過明顯的區別的。

3 DDR4內存的上市時間

DDR4這么優異，什么時候上市呢？根據鎂光等廠商的資料，DDR4從2013年開始試生產并開始正式出貨，2014年開始大面積生產。在2016年左右，DDR4將會徹底取代DDR3成為主流產品，屆時DDR4的市場占有率應該超過50%（DDR3應該還有約1/3的市場占有率）。平臺方面，英特爾很可能在2014年首先在新的移動平臺上宣布對DDR4的支持，AMD也應該差不多在同一時間開始支持DDR4，在2015年將有希望看到DDR4產品的大爆發。

不過早期上市的DDR4內存規格可能并不太高。根據鎂光的路線圖，DDR4內存在2013年首先推出DDR4 1866、DDR4 2133的規格，隨著時間推移會在2015年延伸至DDR4 2667，在2016年還有可能更高。不過這份路線圖顯得較為保守，據其他方面的消息，DDR4在進入成熟期（2015年之后），很可能快速發展出高頻版本，玩家級別的產品會使用到DDR4 3200乃至更高，最終可以達到DDR4 4266等高規格。

4 DDR4將在2015普及

盡管DDR4明年就會與大家見面，但和所有新產品一樣，DDR4上市初期的價格必定是高高在上，令人難以接受的。不過隨著技術發展，DDR4的價格肯定也會逐步親民化，迅速走入平常用戶和玩家電腦中。保守估計，DDR4在2015年左右價格會降低到比較令人滿意的程度，各種支持DDR4控制器的主板或CPU產品也會更加豐富，那個時候DDR4應該會順利走入千萬玩家的電腦中了。