고해상도 타블렛에 맞추어 급발전하는 저전력 메모리고해상도 타블렛에 맞추어 급발전하는 저전력 메모리

Posted at 2012. 11. 16. 14:25 | Posted in Moblie/H/W

● PC 메모리에 결국 따라 잡을 스마트 폰 및 타블렛의 메모리 


 모바일 메모리는 내년 (2013 년)는 대역 "LPDDR3"가 2015 년에는 대역 "LPDDR4"과 "Wide I/O2"가 등장하고, Wide I/O2의 배 대역 버전도 등장 할 전망이다. 그 결과 스마트 폰과 태블릿의 메모리 대역은 내년에는 12.8GB/sec ~ 25.6GB/sec에 도달, 2015 ~ 16 년에는 25.6GB/sec ~ 51.2GB/sec에 도달하기 위하여려고하고있다. 

하이엔드 태블릿에서는 메모리 대역은 곧 데스크탑 메인 스트림 PC를 따라 잡고 추월 해 버린다. 전력면에서는 LPDDR4 이후 25.6GB/sec을 1W 이하의 전력으로 실현한다.


 반도체의 표준화 단체 인 JEDEC는 10 월 29 일 미국 산타 클라라에서 차세대 모바일 메모리 컨퍼런스 "LPDDR3 Symposium"을 개최했다. LPDDR3 Symposium은 LPDDR3 정보뿐만 아니라 JEDEC의 모바일 계 메모리 로드맵 밝혀졌다. 그 중에는 PC와 같은 수준의 메모리 대역을 실현하는 LPDDR4과 Wide I/O2도 포함된다.



모바일메모리 로드맵





 JEDEC은 빠른스피드의 모바일 메모리의 표준화를 추진하고있다. 지금까지는 2년에 2 배의 속도로 대역이 확대되고 있었지만, 이번 LPDDR3 Symposium에서는 그것을 상회 대역이 확대 될 것으로 밝혀졌다. JEDEC의 모바일 메모리 규격 책정이 곳 앞당겨과 대역의 인상이 반복되고있다.


 급격한 모바일 메모리의 광대역 화의 원동력은 스마트 폰과 태블릿의 고해상도 화. 해상도의 확대 속도가 빨라 때문에 JEDEC도 메모리의 광대역 화를 서두를 필요가 나오고있다. JEDEC는 이번 메모리를 사용하는 사용자 기업뿐만 아니라, 최종 사용자에 대한 설문 조사를하고, 수요가 강하다는 것을 인식하고 로드맵을 결정했다고 JEDEC의 의장을 맡는 Mian Quddus 씨 (Samsung Semiconductor / Chairman, JEDEC)는 말한다.



고해상도기기에 따른 메모리 대역폭 부족현상



JEDEC의 가정한 화면해상도와 메모리 대역이지만, 실제 제품은 이미 JEDEC의 예상을 상회 한 고해상도 화가 진행되고있다. 따라서 3D 게임 등에서는 메모리 대역은 불충분 한 상황에서 메모리 대역의 확장이 필요로되고있다. JEDEC는 이러한 상황에 대응하기 위해 메모리 규격의 책정도 가속화하고 있다고한다.


 "JEDEC (표준화 작업)은 느리다는 오해가 있지만, 지금은 다르다. LPDDR과 Wide I/O는 매우 짧은 기간에 규격화를 진행하고있다. 

매월 회의를 열고있다"고 Quddus 씨는 설명한다. LPDDR2에서 LPDDR3에서는 규격화 작업은 3 년, LPDDR3에서 LPDDR4는 2 년으로 추진하고있다.


JEDEC 표준화 작업 진행


● 2년마다 새로운 규격의 모바일 메모리가 등장한다 

 JEDEC는 1600Mtps까지 LPDDR3을 현재 LPDDR2 (~ 1,066 Mtps)의 후계자로 자리 매김하고, 내년 (2013 년)는 그 보급을 촉진한다. 

또한 2014 년에는 LPDDR3를 고속화 한 LPDDR3E (2,133 Mtps)을 보급한다. LPDDR3E까지의 규격화는 끝나 장치 자체는 LPDDR3는 이미 양산 단계에 있다고한다. 

따라서 내년 (2013 년)에는 스마트 폰과 태블릿의 메모리 대역은 단번에 퍼진다.


 그리고 2015 년에는 잇달아 세대 LPDDR4하면 Wide I/O2의 보급을 추진하기 시작한다. LPDDR4과 Wide I/O2는 2013 년 말까지 표준화를 마치고, 2014 년에 양산 전에 시작 칩이 등장 할 예정이다. 2015 년에는 LPDDR4과 Wide I/O2 2 규격이 늘어서하게되는데,이 2 종류의 메모리는 각각 Wide I/O2가 하이 엔드 스마트 폰, LPDDR4가 하이 엔드 태블릿에서 보급하기 시작 JEDC에서는보고있다 . 이것은 SOC (System on a Chip)과 적층 패키지 할 때 배열 때문이다. 면적에 여유가없는 스마트 폰에서는 Wide I/O2의 적층 쪽이 성능면에서 유리, 실장 면적에 여유가 DRAM을 다른 패키지로 탑재 할 태블릿은 LPDDR4의 것이 비용면에서 유리하다고한다.







 JEDEC의 로드맵에서 사라진 것은 1 세대 Wide I / O이다. JEDEC는 2013 ~ 2014 년은 LPDDR3와 Wide I / O가 병존하고 있던 것이, 현재는 LPDDR3 측만의 로드맵이다. Wide I / O는 표준으로 책정했지만, 본격적으로 보급하지 않으면 JEDEC에서는보고있다. Wide I / O는 같은 메모리 대역폭이라면 LPDDR3 더 크게 소비 전력을 낮출 수 있지만, 시스템 공급 업체에서 비용 증가에 걸 맞는 장점으로 간주되지 않은 때문이다. JEDEC의 모바일 메모리는 원래 LPDDR2의 후계를 Wide I / O하고 있었지만, 도중에 LPDDR3가 참가했다. 결국 LPDDR 계열이 후계가되어 Wide I / O 시스템은 1 세대 늦어 질 것이다.


● Wide I/O2는 칩당 최대 51.2GB/sec를 대상 

 Wide I / O 계의 초 광폭 인터페이스 기술의 DRAM은 실질적으로 Wide I/O2에서 정리해에서 시작된다. Wide I/O의 고속 버전의 후속 규격 인 Wide I/O2도 지난해부터 크게 변화했다. 제 1 세대 Wide I/O는 200Mtps의 핀 당 전송 속도로 처음에는 Wide I/O2는 배속 정도가 예정되어 있었지만, 현재는 핀 당 전송 속도는 800Mtps가 예정되어있다. 4 배속되었다.



각 규격의 사양 비교




데이터 대역폭 당 전력 효율



 Wide I/O2 작업 그룹은 2011 년 9 월에 발족, 2015 년 본격 양산을 목표로하고있다. 무엇보다, Wide I/O2 실제로는 2 페이즈로 나뉜다. 첫 번째 페이즈는 1DRAM 칩 당 대역폭은 25.6GB/sec를 대상으로한다. 다음 페이즈는 칩 당 대역에서 51.2GB/sec를 대상으로한다.


 Wide I/O2는 Wide I / O의 배속 전송 속도로 한 대신, 페이즈 1은 채널 당 인터페이스 폭을 좁힌 다. 초대 Wide I / O에서는 1 채널 128-bit 4 채널을 1 개의 다이 (반도체 본체)에 구현하는 표준이었다. 반면 Wide I/O2 1 단계에서 채널 당 64-bit 4 채널 구성으로 총 256-bit 인터페이스가된다.


 Wide I/O2 2 단계는 1 채널 당 128-bit 4 채널 구성하거나 채널 당 64-bit의 8 채널 구성이 논의되고있다. 인터페이스 폭은 총 512-bit하므로 동일한 전송 속도로 2 배 대역된다. 8 채널 구성하면 채널 당 메모리 액세스 입도가 변하지 않지만, 명령 주소 버스가 더 복잡해진다.





● LPDDR4은 대당 2 채널 

 LPDDR3는 규격화를 서둘렀다 때문에 대역폭 당 전력면에서 다소 불리가있다. 따라서 LPDDR4는 전력 절감에 초점했다고 설명되어있다. LPDDR4 작업 그룹이 발족 한 것은 올해 (2012 년) 6 월. Wide I/O2보다 9 개월 늦지만, 스펙의 확정은 2013 연내과 목표는 Wide I/O2과 같다. 양산도 2015 년 초를 목표로하고 있기 때문에, 빠른 속도로 표준화를 진행하고있다.


 큰 특징은 대당 채널 수를 기존의 1 채널에서 2 채널로 확장한다. 각 채널은 16-bit I / O 폭에서 x16의 2 채널 구성으로 32-bit 인터페이스로한다. 채널 폭을 좁혔다는 1 채널 당 메모리 액세스 입도를 일정하게 억제 때문이다. 입도가 커지면, 프로세서 코어 측에서 액세스 낭비가 발생 해 버려, 실질적인 메모리 대역폭이 줄어들어 버린다. 이 근처의 궁리는 DDR4와 비슷하다. LPDDR4는 채널 당 8 뱅크에서 칩에서는 16 뱅크와 다 뱅크 구성된다.




LPDDR4 로드맵



 현재 모바일 DRAM의 대역폭 로드맵을 정리하면 아래 그림과 같다. 가로축은 핀 당 전송 속도, 세로축은 메모리 대역폭이다. LPDDR 계의 표준 x32 구성에서 하단의 라인이된다. 왼쪽에서 블루 LPDDR, 퍼플이 LPDDR2, 오렌지 LPDDR3, 그리고 그린 LPDDR4이다. LPDDR4 범위에서 Rambus의 Mobile XDR DRAM의 핀 당 전송 속도에 도전하게된다.


 Wide I / O 시스템은 왼쪽에서 x512 라인에서 51.2GB/sec에 도달하는 블루 라인이 Wide I/O2 2 단계 (x512). 그 아래가 Wide I/O2 1 단계 (x256)이다. 2015 년에는 이렇게 Wide I / O 시스템이 마침내 50GB/sec를 넘는 선에 달한다. 데스크톱 PC 용 메모리는 이에 필적하는 대역은 DDR4 3.2Gtps의 2 채널 128-bit 구성된다. 2015 년 데스크톱 PC는 메인 스트림에서는 3.2Gtps에 도달하지 않을 전망이기 때문에 모바일 장치가 메모리 대역에서 데스크톱 PC를 능가하게된다.




모바일메모리 대역폭 로드맵

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