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本 月 主 題
硬體
記憶體技術新動向

PC可以說是如今變化最快的「物種」之一了,在它身上我們能明顯看到設計者和製造者對整機性能的不斷追求。尤其是CPU,製造商們總是設法提高他們產品的工作頻率,CPU的腳步當然邁得最快,從幾年前的MHz到如今的以GHz來計算,兩個單位間的差距足以令人咋舌。不過,即便CPU的速度快了好多倍,我們卻無法感受到電腦速度的成等比增長,追根溯源,記憶體並沒有太大的變化。

從電腦運轉的流程來看,系統資料的讀取和傳輸上。資料的讀取與傳輸主要依賴硬碟和記憶體的速度,而要提高以機械結構為主的硬碟速度,決非一朝一夕之間的事,而且進展緩慢。雖然我們看到IDE介面速度發展也相當快,從ATA33、ATA66進展到ATA100和最近的ATA133時間並不算長,但實際上硬碟的傳輸率卻仍舊侷限在幾十MB的小範圍內。提高系統性能的重擔很自然地落在了記憶體的肩上。

好在各大廠商一向非常重視記憶體的技術和規格,從SDRAM到DDR和RDRAM的流行,我們能夠在應用中看到記憶體性能的迅速進步。我們不妨來看看各種技術規格的記憶體將會如何發展。

SDRAM:最後的輝煌

SDRAM (Synchronous Dynamic RAM,同步動態隨機記憶體)自從隨著Pentium問世以來,一直是星途坦蕩的內部記憶體。這種RAM很受歡迎,絕大多數Pentium級主板和Pentium Ⅱ主板都支援這種記憶體。就像它的名字所表明的,這種RAM可以使所有的輸入輸出信號保持與系統主頻同步,而在它出現的之前,只有SRAM(Static RAM,靜態隨機記憶體)才能辦到。我們知道CPU的核心頻率=系統外部頻率*倍頻的方式,記憶體就是工作在系統的外部頻率下。 最初的Pentium 晶片採用66MHz的外部工作頻率,這使得系統整體的性能偏低,於是晶片組廠商又陸續制訂出100MHz、133MHz系統外頻的工作標準。與此對應,SDRAM記憶體也就有了66MHz(PC 66)、100MHz(PC 100)和133MHz(PC 133)三種普通的標準規格。不過為了滿足一些超頻愛好者的需求,市場上還出現了PC150和PC166記憶體,例如Kingmax、Micro、Norcent(宏盛)等。儘管如此,SDRAM在DDR和Rambus記憶體的強勢衝擊下,再加上市場售價已超過DDR的價格,SDRAM已經露出走到盡頭的無奈。無怪宏盛科技PC166新品推出時稱這是為SDRAM記憶體打出的“最後一張王牌”。

目前支援PC133標準的SDRAM記憶體的頻寬只能提供1064MB/s的傳輸量,即使是PC166也不過1.3GB/s,相對於高性能的P4晶片而言,這種傳輸率的確顯得局促。為了改善這種窘況,加快記憶體的運行頻率和提高記憶體與CPU間的傳輸速率是一個很好的解決方案,在這個背景下很多新的記憶體產品嶄露頭角,如DDR、Rambus等,而SDRAM隨著這些產品的普及和標準化,在不遠的將來也將漸漸退出舞臺。

談到SDRAM,就不能不談談VCM(Virtual Channel SDRAM虛擬通道記憶體)這個讓人有些惋惜的規格,這是VIA晶片組特別支援的一種記憶體標準。VCM本是由NEC公司花大力氣開發的一種的「緩衝式DRAM」,該技術擬在大容量SDRAM中採用。它內建了所謂的「通道緩衝」,由高速記錄器進行配置和控制。在實現高速資料傳輸的同時,VCM還維持著與傳統SDRAM的高度相容性,所以通常也把VCM記憶體稱為VCM SDRAM。

VCM與SDRAM的差別在於不論CPU是不是經過處理以後的資料都可以先行交於VCM進行處理,而普通的SDRAM就只能處理經CPU處理以後的資料。VCM記憶體無需更動現有PC-133的硬體架構,廠商或消費者可以在「無痛」的情況下進行升級,並獲得20至30%不等的效能提升,可視為PC—133的強化版本。而隨著該產品賴以生存根本的SDRAM即將面臨被淘汰境地,作為其強化版本的VCM SDRAM就如無根之木一般在DDR及RAMBUS的夾擊下淡出市場,再加上它的成本價格和市場售價偏高,人們已經很少能在市場上看到相應產品。

DDR記憶體:新封裝新速度

要說目前記憶體市場上的新寵,那就非DDR莫屬了。DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM,雙倍速率同步動態隨機記憶體),從名稱上可以看出這種記憶體在技術上與SDRAM有著密不可分的關係。事實上,DDR記憶體就是SDRAM記憶體的加強版,它主要是利用時脈的上升沿與下降沿傳輸資料,相當於原來兩倍的頻率的工作效率。

在133MHz下,DDR記憶體頻寬可以達到2.1GB/s,200MHz外頻標準確定後,其頻寬更是達到了3.2GB/s。DDR SDRAM有著先天性的優勢,因此,取代SDRAM只是時間上的問題,目前支持DDR晶片組的主機板廠商也越來越多,其強大的攻勢不容忽視。此外DDR記憶體的速度也越來越快,除了目前流行的DDR266、DDR333外,DDR400估計也很快會問世。
但是談到DDR記憶體技術的發展,就不得不說到記憶體的封裝。採用不同封裝技術的記憶體,在性能上也會存在較大差距,而要獲得更好的性能,封裝技術也相應需要革新。傳統的SDRAM多採用TSOP封裝技術,雖然目前DDR266或DDR200也很多還採用TSOP封裝技術,但自DDR333開始如再使用傳統的TSOP封裝的話,在量產良品率上勢必會出現極大問題。因此如需將規格向上提高到DDR333,則需將封裝方式改採為CSP封裝才有機會,CSP封裝記憶體不但體積小,同時也更薄,其技術大大提高了記憶體晶片在長時間運轉後的可靠性。
國內廠商也紛紛投向CSP的懷抱,其中勝創表示已全面由傳統的TSOP轉換成CSP(Chip-Scale-Package)TinyBGA封裝製程,希望藉由CSP的封裝方式達到現今潮流-低耗電、高容量、高效能之市場需求趨勢。
宇瞻科技則與聯測合作採用CSP -WindowBGA顆粒封裝技術。宇瞻科技總經理陳益世表示,宇瞻PC2700規格DDR (Double Data Rate) 記憶體模組,採用的CSP-WBGA(Window BGA)顆粒封裝技術,相較於傳統TSOP封裝方式,在傳輸速度上及整體效能上更具有競爭的優勢,同時也具有價格競爭優勢。

RDRAM:向更快挺進

RDRAM(Rambus DRAM)是Rambus公司開發的具有系統頻寬,晶片到晶片介面設計的新型DRAM,它能在很高的頻率範圍下通過一個簡單的匯流排傳輸資料。RDRAM原本是Intel強力推廣的未來記憶體發展方向,其技術引入了RISC(精簡指令集),依靠高時脈(目前有300MHz、350MHz和400MHz三種規格)來簡化每個時脈的資料量。

因此其資料通道介面只有16bit(由兩條8bit的資料通道組成),遠低於SDRAM的64bit,由於RDRAM也是採用類似於DDR的雙速率傳輸結構,同時利用時脈的上升與下降沿進行資料傳輸,因此在300MHz下的資料傳輸量可以達到300MHz×16bit×2/8=1.2GB/s,400MHz時可達到1.6GB/s,目前主流的雙通道PC800MHz RDRAM的資料傳輸量更是達到了3.2GB/s。相對於133MHz下的SDRAM的1.05GB/s,確實很有吸引力。
但是由於這種記憶體的生產方式與傳統的SDRAM不大相同,生產這種記憶體需要記憶體廠商重新投資更換新的生產設備,加上涉及須支付權利金給Rambus公司的問題,所以流行程度還不太高。不過,Rambus希望憑藉其優異的性能表現來吸引廠商的目光。Rambus公司公佈了其下一代記憶體技術-黃石(Yellowstone),這種Rambus下一代的標誌性技術可以在傳輸資料時使傳輸速率達到3.2GHz甚至是6.4GHz。
與當前Rambus的技術不同,Yellowstone使用的ODR(Octal Data Rate八倍速率傳輸)使每個時鐘週期可以傳輸八個bit的資料,另外Yellowstone技術也實現了非常低的DRSL(Differential Rambus Signaling Levels )電壓,達到了從200mV到1.2V的變換。Rambus的這一Yellowstone技術的架構決定了它是非常容易實現通用性的,在以後的數年內諸如消費類產品,顯示卡,桌上型電腦、工作站、伺服器甚至行動設備都可以用上它。
而即將問世的新款RDRAM設計名為RIMM 4200,是Rambus RIMM技術的最新版本。新版RIMM加入了第二條記憶體通道,而且提供記憶體與其他PC零件間更快的資料傳輸速度。RIMM 4200整合了兩條每秒2.1GB頻寬的記憶體通道,因此使得資料傳輸率達每秒4.2GB。現有Rambus RIMM為1600版,只使用了一條每秒1.6GB的通道──雖然許多PC使用了「雙通道」(dual-channel)的組裝,以一對模組來提供每秒3.2GB的資料傳輸率。
RIMM 4200模組使用了新的、更快的RDRAM晶片,頻率為1066MHz。Rambus 4200將會支援高階桌上型Pentium 4電腦的硬體升級,屆時,Intel可望整合新的Rambus,並將它的前端匯流排速度從400MHz提升到533MHz。Rambus公司預計在2005年前將RDRAM目前800MHz頻率記憶體,每秒1.6GB的傳輸率提升至1200MHz、每秒9.6GB的傳輸速度,這的確是一件值得期待的事情。
看來,在這個追求更快、更高、更強的IT市場上,連一向不會爭強鬥勝的記憶體所表現出的求新能力也絲毫不會令人小覷。在各大記憶體廠商不遺餘力地發展和推廣之下,記憶體技術的革新和性能的提升同樣具有CPU那樣擁有令人振奮的力量。



Source From:ZDNet China

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