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DDR内存知识

内存是一种半导体

本质上,内存芯片和CPU、GPU等处理器芯片一样,都是一种半导体芯片,成分都是硅。 一个芯片制造过程大致分为:拉单晶,切片,磨片,抛光,增层,光刻,掺杂,热处理,针测,划片。 晶圆(wafer):制作半导体电路所用的硅晶片,原始材料为硅。高纯度多晶硅溶解以后慢慢拉出,形成柱形单晶硅,硅晶棒经过研磨、抛光、切片以后形成硅晶圆片,也就是晶圆(直径10 inches左右)。 Die:wafer被切割成的小块。Die是硅片中的很小的一个单位,包含了单个芯片的完整设计。Die经过封装形成颗粒(内存颗粒,memory chip)。 Cell:比die更小的单位。 Wafer与Die的关系  

同步动态随机存储器(SDRAM)

SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory,同步动态随机存储器),目前基本上所有的DRAM都是这种类型。 目前SDRAM经历不同迭代:第一代(SDR SDRAM)、第二代(DDR SDRAM)、第三代(DDR2 SDRAM)、第四代(DDR3 SDRAM)、第五代(DDR4 SDRAM)等。 SDR SDRAM(single data rate SDRAM,单速率同步动态随机存储器):采用单端(single-ended)始终信号,只在时钟信号的上升沿进行数据传输。 DDR SDRAM(double data rate SDRAM,双倍速率同步动态存储器):主要的改变是在数据传输时,在时钟信号的上升沿和下降沿均可进行数据处理,使得数据传输率达到同等频率的SDR(single data rate)的2倍。对于寻址与控制信号则与SDR相同,仅在时钟上升沿传送。 DDRx随着每一代的更新,传输速率基本上加倍,不过对底层的存储芯片的频率没有这样的提升速率,所以通过双沿传输(相较于SDR)和预取。DDRx传输速率的加倍基本来自于预取宽度的加倍。这篇博客有介绍  

DRAM结构

SIMM和DIMM

在内存的早期时代,内存颗粒是直接焊接在主板上的,叫做DIP(Dual In-line Package)。随着内存的发展,内存颗粒被焊接封装在电路板上,然后通过模块化的插在主板上。SIMM(Single Inline Memory Module)和(Dual Inline Memory Module)是两种不同的封装形式。SIMM内存条通过“金手指”与主板相连,两侧的“金手指”提供相同的信号,所以某种程度上其实也可只是单侧有“金手指”;DIMM内存条两侧的“金手指”提供不同的信号。

Channel,DIMM,Rank,Chip,和bank之间的关系

DRAM 结构层级 从大到小:Channel > DIMM > Rank > Chip > bank > row/column。CPU支持单通道或多通道(channel),每个通道上可以插一个或多个DIMM内存条(内存模块)。现在的内存DIMM内存模块位宽通常是64 bits,而一个内存颗粒(chip)通常没有这个大,通常为8 bits,所以需要8个内存颗粒组成一组(rank)。这个图很清晰的表示了DRAM的结构。 Memory components at a DRAM   内存的工作原理相当复杂,先整理一下结构,对DDR有一个简单的认识,后面需要了解工作原理在整理一下工作原理,包括如何存取数据,地址线,数据线,控制线之间如果规定和作用等等。  

Reference

DDR技术基础 DDR的Controller、Channel、Chip、Rank、Bank、Row、Column、Sided Heterogeneous CPU/ (GP) GPU Memory Hierarchy Analysis and Optimization 深入浅出DDR系列(一)--DDR原理篇 深入浅出DDR系列(二)--DDR工作原理 内存的接口类型:金手指、内存插槽、SIMM、DIMM、RIMM DRAM channel>DIMM>rank>chip>bank>row/column
 
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