2020年SK海力士和美光都已发布了DDR5的测试样品,这让人们对DDR5 的商用前景着实期待。例如SK海力的DDR5,从参数来看,其内存提供了至少两倍于DDR4内存的宽带。内存频率将会从3200MHz起跳、最高可达8400MHz。从DDR3到DDR4,带宽增加了33%(从1600 MHz增加到2133 MHz)。借助DDR5,SK海力士的目标是使每个DIMM的带宽增加50%以上。
将DDR5引入汽车系统,在提高安全能力的同时,提高了内存、处理、可靠性和性能。最近,美光强调了这一点,它拥有“业界第一款符合关键硬件重点的汽车安全标准的低功耗DDR5 DRAM(LPDDR5)存储器”。
DRAM级别:标准、图形和汽车
在深入研究汽车存储器与硬件安全之间的交叉点之前,首先概述下DRAM的三个级别:
标准DDR:面向服务器、云计算、网络、笔记本电脑、台式机和消费类应用,支持更宽的通道宽度、更高的密度和不同的形状尺寸。DDR4 是这一类别目前最常用的标准,支持高达 3200 Mbps 的数据速率。但一旦上到DDR5,带宽速度预计将达到6400 Mbps。
图形DDR:它面向需要非常高吞吐量的数据密集型应用程序,例如与图形相关的应用程序和数据中心加速。切换到任何基于图形的DDR5可以启用3.7 GB/s的全高清视频文件。
低功耗移动DDR(LPDDR):适用于对面积和功耗非常敏感的移动和汽车应用。LPDDR 提供更窄的通道宽度和几种低功耗工作状态。LPDDR4 和 LPDDR4X 支持高达 4267 Mbps 的数据速率,是该类别中的常用标准。
虽然这种级别的安全性和速度是内存设备的一大特性,但设计者应该考虑DDR5的其他设计特性。例如,DDR5具有较低的工作电压VDD,这意味着噪声抗扰度的裕度较小。除此之外,由于DDR5嵌入式集成电路中存在独立的电源管理,设计师在复杂的汽车设计方面将具有更大的灵活性。
美光的新LPDDR5和ASIL分类
美光最近发布的新LPDDR5内存,旨在提高汽车安全性。美光的LPDDR5伴随着广泛的功能安全性佐证,并通过系统集成商进一步降低风险,ADAS,车载信息娱乐系统,数字座舱和机器学习的系统架构中。此外,美光简化了系统设计,并加快了汽车客户的产品上市时间。该设备符合汽车安全完整性水平ASIL D。
更安全的LPDDR5可以解决系统和硬件故障
为了满足最高级别的安全要求,LPDDR5通常包含检测和控制操作期间内存错误的安全机制。
美光将汽车存储器的安全风险分为两类:系统故障和硬件故障。系统故障由存储器的ECC处理,检测在数据传输过程中被分类的错误。硬件故障必须在测试和制造阶段解决。
总结
存储器是用于移动设备、IoT、汽车和云数据中心等应用中的任何电子系统的重要组件。SoC 设计人员必须选择合适的存储器技术,才能提供必要的性能、容量、功率和面积。DDR 已成为现实的存储技术,可用于多种类别,包括标准 DDR 和低功耗 DDR (LPDDR)。最新的标准 LPDDR5 和 DDR5 以更低的功耗提供更高的性能。LPDDR5 的运行速度高达 6400 Mbps,具有许多低功耗和 RAS 功能,包括新颖的时钟架构、可简化时序收敛。
数据速率高达 6400 Mbps 的 DDR5 DRAM 支持更高的密度,包括双通道 DIMM 拓扑以提高通道效率和性能。 在高度垄断的DRAM市场上,三星、美光、SK海力士在LPDDR5领域互相竞逐。其中,三星在2019年上半年宣布成功开发业界首款10nm级8GbLPDDR5DRAM,随后又相继推出12Gb、16GbLPDDR5;SK海力士也已经展出LPDDR5产品。但车规级的DRAM才刚刚兴起,对于自动驾驶,安全是所有车辆的首要任务,尤其是那些配备自动系统的车辆。随着DDR5进入汽车市场,各种传感器、控制器、开关和门将蓬勃发展,因为它们同时以比以前更快、更安全的速度操作和传输数据。