内存规格及技术介绍

5.参考电压分成两个

在DDR3系统中，对于内存系统工作非常重要的参考电压信号VREF将分为两个信号，
即为命令与地址信号服务的VREFCA和为数据总线服务的VREFDQ，这将有效地提高系
统数据总线的信噪等级。
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6.点对点连接（Point-to-Point，P2P）

这是为了提高系统性能而进行的重要改动，也是DDR3与DDR2的一个关键区别。在
内存的封装
颗粒封装其实就是内存芯片所采用的封装技术类型，封装 就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。
4bit顺序突发）。

2.寻址时序（Timing）

就像DDR2从DDR转变而来后延迟周期数增加一样，DDR3的CL周期也将比DDR2有所提高。DDR2的CL范围一
般在2～5之间，而DDR3则在5～11之间，且附加延迟（AL）的设计也有所变化。DDR2时AL的范围是0～4，而
DDR3时AL有三种选项，分别是0、CL-1和CL-2。另外，DDR3还新增加了一个时序参数——写入延迟（CWD），
脚通过一个命令集，通过片上校准引擎（On-Die Calibration Engine，ODCE）来自动校
验数据输出驱动器导通电阻与ODT的终结电阻值。当系统发出这一指令后，将用相应的
时钟周期（在加电与初始化之后用512个时钟周期，在退出自刷新操作后用256个时钟周
期、在其他情况下用64个时钟周期）对导通电阻和ODT电阻进行重新校准。
上减小了能耗和发热量，使得DDR3更易于被用户和厂家接受。

(2)工作频率更高：由于能耗降低，DDR3可实现更高的工作频率，
在一定程度弥补了延迟时间较长的缺点，同时还可作为显卡的卖点之
一，这在搭配DDR3显存的显卡上已有所表现。

(3)降低显卡整体成本：DDR2显存颗粒规格多为4M X 32bit，搭
BGA封装的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面， BGA技术的优点是I/O引脚数虽然增加了，但引脚间距并没有减小反 而增加了，从而提高了组装成品率；虽然它的功耗增加，但BGA能用 可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善它的电热性能；厚度和重量都较 以前的封装技术有所减少；寄生参数减小，信号传输延迟小，使用频 率大大提高；组装可用共面焊接，可靠性高。
CSP封装
CSP（Chip Scale Package），是芯片级封装的意思。CSP封装最新一代的 内存芯片封装技术，其技术性能又有了新的提升。CSP封装可以让芯片面积 与封装面积之比超过1:1.14，已经相当接近1:1的理想情况，绝对尺寸也仅有 32平方毫米，约为普通的BGA的1/3，仅仅相当于TSOP内存芯片面积的1/6。 与BGA封装相比，同等空间下CSP封装可以将存储容量提高三倍。 CSP封装内存不但体积小，同时也更薄，其金属基板到散热体的最有效散热路 径仅有0.2毫米，大大提高了内存芯片在长时间运行后的可靠性，线路阻抗显 著减小，芯片速度也随之得到大幅度提高。
公版设计的显卡稍加修改便能采用DDR3显存，这对厂商降低成本大
有好处。

目前，DDR3显存在新出的大多数中高端显卡上得到了广泛的应
用。
一、DDR3在DDR2基础上采用的新型设计：

DDR3

1．8bit预取设计，而DDR2为4bit预取，这样DRAM内核的频率只有接口频率的1/8，DDR3-800的核心工作频率
内存规格和技术介绍
DDR
DDR严格来说应该叫DDR SDRAM. DDR: Double Data Rate. DDR SDRAM:双倍速率同步动态随机储
器．
针对Intel新型芯片的一代内存技术（但目前主要用于显卡内存），频 率在800M以上，和DDR2相比优势如下：

(1)功耗和发热量较小：吸取了DDR2的教训，在控制成本的基础
DDR3系统中，一个内存控制器只与一个内存通道打交道，而且这个内存通道只能有一
个插槽，因此，内存控制器与DDR3内存模组之间是点对点（P2P）的关系（单物理
Bank的模组），或者是点对双点（Point-to-two-Point，P22P）的关系（双物理Bank的
模组），从而大大地减轻了地址/命令/控制与数据总线的负载。而在内存模组方面，与
采用BGA技术封装的内存，可以使内存在体积不变的情况下内存容 量提高两到三倍，BGA与TSOP相比，具有更小的体积，更好的散热 性能和电性能。BGA封装技术使每平方英寸的存储量有了很大提升， 采用BGA封装技术的内存产品在相同容量下，体积只有TSOP封装的 三分之一；另外，与传统TSOP封装方式相比，BGA封装方式有更加 快速和有效的散热途径。
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封装外形尺寸时，寄生参数(电流大幅度变化时，引起输出电压扰动) 减 小，适合高频应用，操作比较方便，可靠性也比较高。同时TSOP封装具有 成品率高，价格便宜等优点，因此得到了极为广泛的应用。
这一参数将根据具体的工作频率而定。

3.DDR3新增的重置（Reset）功能

重置是DDR3新增的一项重要功能，并为此专门准备了一个引脚。DRAM业界很早以前就要求增加这一功能，
如今终于在DDR3上实现了。这一引脚将使DDR3的初始化处理变得简单。当Reset命令有效时，DDR3内存将停止
所有操作，并切换至最少量活动状态，以节约电力。
TSOP封装方式中，内存芯片是通过芯片引脚焊接在PCB板上的，焊点和 PCB板的接触面积较小，使得芯片向PCB办传热就相对困难。而且TSOP封 装方式的内存在超过150MHz后，会产品较大的信号干扰和电磁干扰。
BGA封装
20世纪90年代随着技术的进步，芯片集成度不断提高，I/O引脚 数急剧增加，功耗也随之增大，对集成电路封装的要求也更加严格。 为了满足发展的需要，BGA封装开始被应用于生产。BGA是英文Ball Grid Array Package的缩写，即球栅阵列封装。
内存的封装经历了从DIP、TSOP到BGA的发展历程。芯 片的封装技术已经历了几代的变革，性能日益先进，芯片 面积与封装面积之比越来越接近，适用频率越来越高，耐 温性能越来越好，以及引脚数增多，引脚间距减小，重量 减小，可靠性提高，使用更加方便。
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。DIP封装的结构形式多种多样，包括多层陶 瓷双列直插式DIP，单层陶瓷双列直插式DIP，引线框架式DIP等。但DIP封装 形式封装效率是很低的，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。理想状态下芯片面积和封装面积之比 为1：1将是最好的，但这是无法实现的，除非不进行封装，但随着封装技术 的发展，这个比值日益接近，现在已经有了1：1.14的内存封装技术。
在前面的介绍中，我们已经了解，当前市场 上主流的内存还是DDR系列，且现在主打得 是DDR2系列，未来的主流将是DDR3系列。
我们下面就主要针对DDR系列进行介绍。
内存的一些技术参数
内存容量 内存容量是指存放计算机运行所需的程序和数据的多少。内存容量直 接关系到计算机的整体性能，是除CPU之外能表明计算机档次等级的 一个重要指标。
只有100MHz。

2．采用点对点的拓朴架构，以减轻地址/命令与控制总线的负担。

3．采用100nm以下的生产工艺，将工作电压从1.8V降至1.5V，增加异步重置（Reset）与ZQ校准功能。

二、DDR3与DDR2几个主要的不同之处 ：

1.突发长度（Burst Length，BL）

由于DDR3的预取为8bit，所以突发传输周期（Burst Length，BL）也固定为8，而对于DDR2和早期的DDR架
配中高端显卡常用的128MB显存便需8颗。而DDR3显存规格多为8M
X 32bit，单颗颗粒容量较大，4颗即可构成128MB显存。如此一来，
显卡PCB面积可减小，成本得以有效控制，此外，颗粒数减少后，显
存功耗也能进一步降低。

(4)通用性好：相对于DDR变更到DDR2，DDR3对DDR2的兼容
性更好。由于针脚、封装等关键特性不变，搭配DDR2的显示核心和
DDR2的类别相类似，也有标准DIMM（台式PC）、SO-DIMM/Micro-DIMM（笔记本电
脑）、FB-DIMM2（服务器）之分，其中第二代FB-DIMM将采用规格更高的AMB2（高
级内存缓冲器）。

面向64位构架的DDR3显然在频率和速度上拥有更多的优势，此外，由于DDR3所采
用的根据温度自动自刷新、局部自刷新等其它一些功能，在功耗方面DDR3也要出色得
构系统，BL=4也是常用的，DDR3为此增加了一个4bit Burst Chop（突发突变）模式，即由一个BL=4的读取操作加
上一个BL=4的写入操作来合成一个BL=8的数据突发传输，届时可通过A12地址线来控制这一突发模式。而且需要指
出的是，任何突发中断操作都将在DDR3内存中予以禁止，且不予支持，取而代之的是更灵活的突发传输控制（如
多，因此，它可能首先受到移动设备的欢迎，就像最先迎接DDR2内存的不是台式机而
是服务器一样。在CPU外频提升最迅速的PC台式机领域，DDR3未来也是一片光明。目
前Intel所推出的新芯片-熊湖(Bear Lake)，其将支持DDR3规格，而AMD也预计同时在K9
平台上支持DDR2及DDR3两种规格。

在Reset期间，DDR3内存将关闭内在的大部分功能，所有数据接收与发送器都将关闭，所有内部的程序装置将
复位，DLL（延迟锁相环路）与时钟电路将停止工作，而且不理睬数据总线上的任何动静。这样一来，将使DDR3达
到最节省电力的目的。

4.DDR3新增ZQ校准功能

ZQ也是一个新增的脚，在这个引脚上接有一个240欧姆的低公差参考电阻。这个引
数据带宽 数据带宽是指内存一次输出/输入的数据量，是衡量内存性能的重要指 标。通常情况下，PC100的SDRAM在额定频率（100MHz）下工作 时，其峰值传输率可以达到800MBps；工作在133MHz的情况下，其 峰值的传输率已经达到了1.06GBps，这一速度比PC100提高了 200MBps。在实际应用中，其性能提高的效果是很明显的。对于 DDR而言，由于在同一个时钟的上升沿和下降沿都能传输数据，所以 工作在133MHz时，它的实际传输率可以达到2.1GBps。 计算内存带宽的公式也很简单：内存带宽总量（Mbytes）＝最大时钟 速频率（MHz）×总线宽度（bits）×每时钟数据段数量／8。
内存频率
内存主频和CPU主频一样，习惯上被用来表示内存的速度，它代表着该内存 所能达到的最高工作频率。内存主频是以MHz（兆赫）为单位来计量的。内 存主频越高在一定程度上代表着内存所能达到的速度越快。内存主频决定着 该内存最高能在什么样的频率正常工作。 内存本身并不具备晶体振荡器，因此内存工作时的时钟信号是由主板芯片组 的北桥或直接由主板的时钟发生器提供的，也就是说内存无法决定自身的工 作频率，其实际工作频率是由主板来决定的。
DDR内存和DDR2内存的频率可以用工作频率和等效频率两种方式表示，工 作频率是内存颗粒实际的工作频率，但是由于DDR内存可以在脉冲的上升和 下降沿都传输数据，因此传输数据的等效频率是工作频率的两倍；而DDR2 内存每个时钟能够以四倍于工作频率的速度读/写数据，因此传输数据的等效 频率是工作频率的四倍。例如DDR 200/266/333/400的工作频率分别是 100/133/166/200MHz，而等效频率分别是200/266/333/400MHz； DDR2 400/533/667/800的工作频率分别是100/133/166/200MHz，而等效频 率分别是400/533/667/800MHz。