LPDDR5

LPDDR5,全稱為低功耗雙倍數據速率同步動態隨機存儲器,是第五代LPDDR產品。該標準由國際半導體標準化組織(JEDEC)於2019年2月確定,主要面向智慧型手機、平板電腦等移動設備,旨在提供更高性能與更低功耗。

LPDDR5在LPDDR4X基礎上重新設計了架構。三星於2018年7月開發出8Gb LPDDR5記憶體,美光在2020年2月交付了全球首款量產的LPDDR5 DRAM晶片。同年2月,小米10手機率先採用了LPDDR5記憶體。其後續產品包括LPDDR5X等。

相比上一代LPDDR4X,LPDDR5的數據訪問速度提升50%,功耗降低超過20%。其數據傳輸速率最高可達6400Mbps,傳輸頻寬為51.2GB/s。套用範圍從移動設備擴展到人工智慧、機器學習及增強/虛擬現實等領域。

基本介紹

  • 外文名:LPDDR5
  • 用途:智慧型手機
    平板電腦
    人工智慧
    機器學習
    增強現實
    虛擬現實
技術定義與標準,技術特點與優勢,發展歷程與重要事件,產品型號與套用領域,性能參數與市場反響,

技術定義與標準

LPDDR5,全稱Low Power Double Data Rate 5 SDRAM(低功耗雙倍數據速率同步動態隨機存儲器),是面向智慧型手機、平板電腦等移動設備設計的第五代低功耗DRAM規格,其核心目標是在低電壓下運行以實現功耗最小化。其標準由國際半導體標準化組織(JEDEC)制定,標準代號為JESD209-5,於2019年2月正式確定。
LPDDR5是LPDDR4X的下一代標準。它並非基於DDR5改進而來,而是在LPDDR4X的基礎上,針對移動平台特性重新設計的新一代低功耗記憶體規範。

技術特點與優勢

LPDDR5的關鍵在於重新設計了架構,採用16Banks可程式和多時鐘架構,支持多Bank Group模式以增加並行數據通路,從而提升數據傳輸頻寬。LPDDR5支持動態電壓調節(DVS/DVFS),可在不同頻率下切換工作電壓,如在較高頻率下運行電壓分別為1.05V和0.5V,在較低頻率下運行電壓分別為0.9V和0.3V,以降低功耗。
LPDDR5引入了Data-Copy和Write-X兩個新的指令;Data-Copy指令可將單個I/O引腳上傳輸的數據複製到其他I/O引腳以提升傳輸效率,而Write-X指令可將全1或全0信號寫入特定地址,無需從SoC傳送數據,從而降低系統功耗。LPDDR5支持鏈路ECC功能,可糾正傳輸過程中的單比特錯誤,增強數據可靠性與穩定性(RAS);同時採用決策反饋均衡器(DFE)以提高寫入數據的餘量,增強存儲通道的穩定性。
與上一代LPDDR4X相比,LPDDR5的數據傳輸速率從4266MT/s提升至5500MT/s或6400MT/s,傳輸頻寬從34GB/s提升到44GB/s或51.2GB/s,綜合功耗降低20%-30%。在智慧型手機實測中,綜合場景續航可提升約10%,遊戲場景省電約20%。

發展歷程與重要事件

LPDDR5記憶體標準由JEDEC(固態技術協會)在2019年2月正式確定。在此之前,三星於2018年7月率先開發出基於10納米工藝、單顆容量8Gb的LPDDR5記憶體晶片。2019年7月,三星開始為高端智慧型手機量產業界首款12Gb LPDDR5移動DRAM,數據速率達到5500Mb/s。
2020年2月,美光交付全球首款量產的LPDDR5 DRAM晶片,並由小米10手機首發搭載,此舉標誌著LPDDR5的正式商用。小米10同時搭載了三星的LPDDR5晶片。此後,iQOO、努比亞、realme等多家手機廠商均表示將跟進採用LPDDR5記憶體。同年2月,三星宣布已開始為智慧型手機量產16Gb LPDDR5移動DRAM封裝。
2021年,三星推出集成LPDDR5移動DRAM與UFS3.1接口NAND快閃記憶體的uMCP多晶片封裝產品。2021年底,三星宣布成功開發出16Gb LPDDR5X DRAM。同年8月,SK海力士宣布開始量產18GB LPDDR5移動端DRAM產品,處理速度為6400Mb/s。
2023年1月,SK海力士發布運行速度高達9.6Gbps的LPDDR5T(Turbo)移動DRAM。2023年10月,SK海力士宣布LPDDR5T DRAM已獲得高通第三代驍龍8移動平台的業內首次認證,並開始推進商用化。2023年8月,SK海力士宣布量產全球最大容量的24GB LPDDR5X DRAM。2023年11月,長鑫存儲正式推出LPDDR5系列產品,成為國內首個自主研發並實現量產LPDDR5產品的品牌。
進入LPDDR5X時代,長鑫存儲於2025年10月宣布其LPDDR5X產品實現量產,最高速率達到10667Mbps,較LPDDR5性能提升66%,功耗降低30%,並保持與LPDDR5的完全兼容。SK海力士也在更早的2023年8月量產了24GB LPDDR5X DRAM。

產品型號與套用領域

三星在2019年7月宣布量產業界首款12Gb LPDDR5移動DRAM,其數據速率達到5500Mb/s。2020年2月,三星宣布已開始為智慧型手機量產16Gb LPDDR5移動DRAM封裝。美光在2020年2月宣布交付全球首款量產的LPDDR5 DRAM晶片,記憶體容量包括6GB、8GB和12GB。SK海力士在2021年8月宣布開始量產18GB LPDDR5移動端DRAM產品,產品處理速度為6400Mb/s。2023年1月,SK海力士宣布成功開發出全球速度最快的移動DRAMLPDDR5T,運行速度高達9.6Gbps,並計畫採用第4代10納米級(1a)工藝和HKMG工藝於2023年下半年推進量產。在封裝形式上,LPDDR5不僅包括直接焊接至主機板的直焊式設計,也出現了如LPCAMM(Low Power Compression Attached Memory Module)的可插拔記憶體模組,後者採用LPDDR5 DRAM顆粒,並需配合SPD(串列存在檢測晶片)和PMIC(電源管理晶片)使用。
2023年11月,長鑫存儲正式推出LPDDR5系列產品,成為國內首家推出自主研發生產的LPDDR5產品的品牌。其12Gb LPDDR5顆粒速率達6400Mbps,功耗較上一代LPDDR4X降低30%,該12GB LPDDR5晶片已在國內主流手機廠商小米、傳音的品牌機型上完成驗證。
LPDDR5於2020年隨小米10、三星Galaxy S20系列等旗艦手機首次實現大規模商用,並迅速成為高端智慧型手機的標準配置。隨著其高頻寬、低功耗特性的優勢凸顯,LPDDR5的套用範圍已從智慧型手機擴展到人工智慧(AI)、機器學習、增強現實/虛擬現實(AR/VR)、自動駕駛汽車、筆記本電腦、平板電腦以及智慧型手錶等可穿戴設備領域。

性能參數與市場反響

LPDDR5技術持續演進,其後續版本LPDDR5X性能得到顯著提升。LPDDR5X的數據傳輸速率最高可達10667 Mbps,較LPDDR5提升最高達66%,同時功耗降低約30%,並保持與LPDDR5的兼容性。
自2023年起,SK海力士、三星等廠商相繼推出或研發LPDDR5X及更高速產品。國產廠商長鑫存儲在2025年實現了LPDDR5X的量產,速率覆蓋8533Mbps至10667Mbps。其高頻寬、低功耗的特性被視為能滿足高端智慧型手機、人工智慧、端側大模型等套用場景的需求。

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