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        5G手機中的低功耗內存有多重要?

        作者:王瑩時間:2020-09-17來源:電子產品世界收藏

        今年我國迎來了5G手機爆發之年。據市場調查公司分析,2020上半年我國本土5G手機品牌就已占了全球75%的份額。相信很多消費者也在考慮是否去換一部5G手機。但是他們也是有顧慮的:5G是什么?5G手機到底能干啥?另外,一些5G手機中出現了一個新名詞——,是怎么回事?

        本文引用地址:http://www.germanstandard.com.cn/article/202009/418441.htm

        5G時代好在哪兒?

        5G是第五代通信系統的簡稱,是從2019年開始進入大家的視野的——2019年6月6日,工業和信息部向中國移動、中國電信、中國聯通、中國廣電四家企業頒發了基礎電信業務經營許可證,批準經營“第五代數字蜂窩移動通信業務”,至此,我國正式啟動5G商用。

        實際上,5G不是突然發生的,可謂水到渠成。回顧移動通信發展歷程,大約每10年更新一次,比如上世紀90年代是2G,2000年開啟3G,2010年是4G,步入2020年,當然步入5G時代了。

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        那么,5G的優勢是什么呢?5G的速率更快,可達10Gbps(10千兆比特每秒),是4G的10~100倍。有一個經典的“5G之花”,說明了5G比4G的優勢,可見除了速率更快之外,5G空中接口的時延更低,只有4G的1/5;峰值速率更高,是4G的20倍;移動性更快,是4G的4倍等特點。

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        實際上,手機只是5G的一部分應用。5G主要適合三大類應用:增強移動寬帶場景,低延時高可靠場景,低功耗大連接場景。總而言之,5G開啟了萬物互聯的新時代,而手機只是屬于第一種應用——增強移動寬帶的場景之一,不過,是第一個也是非常重要的應用噢。

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        5G手機能干什么?

        5G手機屬于增強移動寬帶場景的應用之一。那么,為什么要買一部5G手機呢?

        最為直接的答案便是:可以極大地提升手機上網體驗。因為5G有更大的吞吐量,更大容量的存儲,更大的屏幕,讓5G手機的體驗更好。例如傳輸高清視頻、手機拍照、語音、玩游戲、人工智能等。

        常言道“買新不買舊”,擁有了5G手機,就可以跟著5G發展的節奏走。在未來,5G手機還會帶來如下功能:

        *智能手機的邊緣計算就能夠成為一個數據處理的樞紐,能夠支持數據處理、人工智能并且減輕云計算的負載,使得很多云計算功能轉移到手機計算,并且能把云計算和手機的計算樞紐進行無縫的對接和聯合。

        *現在已經出現了真正的多任務處理,例如在去年的“世界移動大會”上已經推出了可折疊屏的手機。這么大的一個手機屏幕可以同時運行2個App,而且可以在這2個App之間非常自由復制、粘貼,就像現在大家在臺式電腦上的操作那樣。另外,能同時使用更多的媒介,可以一邊快速地下載高清視頻,一邊進行流媒體播放,實現360°的視覺體驗。

        *說了多年的虛擬現實也將在手機上實現。用戶在看虛擬現實的時候能去感知、觀察,就像是看真的現實一樣。例如,球迷可以從體育場的各個角度去身臨其境觀看一場足球賽,而本人都不用離開他的客廳!

        *游戲方面,游戲玩家可以把自己的手機當成一個操作的樞紐,直接投屏到電視上,實現無縫的體驗。

        *手機上的人工智能交互會很普遍,5G帶來流暢的體驗。

        *會成為物聯網的中樞,可以通過手機控制物聯網設備,比如用手機控制房屋上的太陽能電池板,控制家中的空調等,手機相當于遙控器。

        硬核配置:

        在5G手機中,出現了一個新名詞:。例如小米10/Pro發布時,小米的掌門人雷軍先生稱搭載了美光科技公司的LPDDR5,帶來了強悍的性能,例如與前代產品相比,數據訪問速度提升了 50%,在游戲場景下功耗降低了約 20% !無獨有偶,此后,更多的手機廠商推出了帶LPDDR5的手機。

        LPDDR5是什么?與常說的電腦上的DDR是什么關系?

        LPDDR是針對RAM(運行內存)的低功耗DDR內存,全稱Low Power Double Data Rate(低功耗雙倍數據速率內存),是美國JEDEC固態技術協會面向低功耗內存而制定的通信標準,以低功耗和小體積著稱,專門用于移動式電子產品。而LPDDR5就是最新的標準。

        LPDDR5的標準是將以6400MT/s的速率運行,是LPDDR4的2倍,比最接近的標準LPDDR4X快50%。

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        例如,當前智能手機所需應對的數據吞吐量正加速增長,對手機瞬時處理數據的能力(即內存性能)提出了更高要求。如果我們看一下2020年小米10智能手機所配備的美光的LPDDR5內存,就會發現其速率達到了5500Mbps,相當于每秒可傳送44GB數據,大約為12個高清視頻文件(3.7GB/個)。CPU把需要運算的數據調到內存中進行,運算完成返回結果。內存對手機的穩定運行至關重要,高性能內存對手機整體流暢度的提升大有裨益。

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        比如手機拍照,它涉及了大量的數據運算,尤其是手機相機像素已進入到億級的現在,如果內存性能低下,傳導數據慢,就會造成拍照延遲;44GB/s的傳輸速率對游戲玩家來說更是巨大的利好消息;而2K 120Hz高刷新率屏幕需要很高的帶寬,想不用LPDDR5都不行。同時,LPDDR5的電壓非常低,它可以做到和其他芯片堆疊在一起,而且發熱和功耗還會進一步降低。

        根據小米用戶續航DOU測試結果看,美光的LPDDR5對比LPDDR4X續航優勢明顯。

        ①綜合場景下,用戶續航提升約10%。

        ②在游戲(王者榮耀)場景中,省電約20%。

        ③在微信語音和視頻場景中,省電約10%。

        為何桌面級的DDR內存只有4,低于手機的LPDDR5?

        LPDDR內存在便攜設備的功耗占比高,因為擔負著數據吞吐這一身份的重任,因而技術的迭代對于手機性能和功耗更重要。所以相比較于DDR內存,LPDDR內存更容易被用戶感知。

        相比之下,電腦對功耗的要求沒有那么高,也沒有那么敏感。

        因此,DDR5的正式規范標準今年才剛完成制定,即使標準制定完成,今年也不會看到很多搭載DDR5內存的電腦。而LPDDR5則是今年絕大部分旗艦機型的標配。

        實際上,LPDDR和DDR之間的關系很密切,簡單來講,LPDDR是在DDR基礎上演化而來的,比如,LPDDR2是在DDR2基礎上演化而來的,依次類推。但從第四代開始,二者開始走上不同的發展道路,DDR仍然通過提高核心頻率來提升性能;而LPDDR為了獲得更低的功耗,選擇提高Prefetch預讀取位數來提升性能。具體來說,LPDDR4是用兩個16位通道組成32位總線,而DDR4卻具備原生64位通道;LPDDR4的Prefetch預讀取位數為16bit,而DDR4為8bit;這在實際運算過程中,DDR4的性能利用率會更高,但LPDDR卻可以用更低的功耗來獲取更高的理論性能。

        另外,在投入商用的先后方面,LPDDR4搶在DDR4之前登陸消費者市場。如今,LPDDR5再次成功搶跑DDR5,在DDR5規范還沒正式確定的時候已經完成了量產,LPDDR5自然也不是根據DDR5的基礎上改進而來,而是在LPDDR4X的基礎上針對移動平臺重新設計的新一代低功耗內存規范。當然,由于設計的不同,二者各有千秋,DDR的性能利用率會更高;LPDDR的功耗更低。

        手機內存的未來

        可見,LPDDR5也是一個正常的技術迭代,就像從LPDDR3到LPDDR4,再到LPDDR4X一樣,而且今后還會有長期的發展路線圖。

        技術迭代的背后,是強大的工藝后盾。5G時代高速傳輸速率的提升首當其沖的會對手機內存的讀寫速度提出更高的要求,同時因為射頻模組尺寸的增大,留給內存空間的板級尺寸進一步被壓縮,而高清視頻和高速傳輸往往意味著高存儲空間的占用,比如4G時代網速只能支持在線收看720P標清的電影,差不多1.5G~6G容量之間,但是到5G時代超清或者藍光將成為可能,這時候應用空間需要達到20-40G左右。這些全新的技術挑戰需要存儲器廠商更好的提升存儲容量密度和讀取速度。

        提升存儲密度最好的辦法是采用更為先進的工藝,例如美光在LPDDR5產品中采用了目前存儲芯片制程中最先進的1Z納米的制程技術工藝。 然而1Z納米技術并不是工藝的極限,在1Z納米之后,還會有1α、1β、1γ等10納米級制造的工藝。

        那么,1Y、1Z是什么意思呢?首先,20納米相當于一根頭發絲直徑的三千分之一。在內存工藝進入20nm之后,由于制造難度越來越高,內存芯片公司對工藝的定義已經不是具體的線寬,而是分成了1X、1Y、1Z,1X工藝相當于16~19納米、1Y相當于14~16納米,1Z相當于12~14納米的級別。

        結語

        電子產品的進步是體積更小,性能更強,功耗更低。

        手機也概莫能外。

        因此小小手機,凝聚著芯片/內存的博大硬核科技!



        關鍵詞: 內存 LPDDR5

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