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2024
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15:48:14

服务器DDR内存的结构组成

从事服务器技术类岗位的朋友,通常都会遇到和内存相关各类术语,比如内存通道、Bank、Rank、Chip、晶圆、裸die、内存颗粒、内存模组….等,到底他们是什么意思,有何区别和联系,我们简单做个分享

一、内存条相关的专业术语

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1、晶圆(wafer)

晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片,其原始材料是硅。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种,然后慢慢拉出,形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒在经过研磨,抛光,切片后,形成晶圆。

2、裸Die

Die是从晶圆上切割出来的一块具有完整功能的芯片,大小一般是几毫米左右,边上有用于连接金属线的焊盘或孔,金属线则连接到外部引脚上或者电路板上的焊盘上。

3、内存颗粒

内存颗粒是内存条最核心的部件,是内存的储存介质可以直接关系到内存的性能。目前市面上用的比较多是三星、镁光、海力士。国内品牌是长鑫,如图片所示

4、内存模组“内存条”

内存模组又称“内存条”,和内存条相关的概念有内存控制器、内存channel、内存DIMM、Rank、Bank、Chip等

二、内存条相关概念的联系

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内存概念由大到小:

内存控制器->channel->DIMM->Rank->Chip->Bank->Column/Row

Rank就是每次CPU取的位宽,比如CPU是64位的,那么一个Rank也是64位的,但是内存颗粒没那么大的位宽,通常就是组合成64位,上图就是8个8bit的颗粒一起组成64bit的位宽,因此这8个颗粒合起来称作一个Rank。

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PC和服务器的内存略有差别

PC一般用UDIMM、服务器一般用RDIMM/LRDIMM

UDIMM的Rank为64位,RDIMM的Rank为72位(64+8),8是ECC

三、内存条外观分析

常见的问题:判断内存条的Rank

前面提到了一个Rank的位宽是64(这里指的是数据位宽),通过实际的内存图片展示。不能根据单双面来判断是几个Rank,如果内存选择的颗粒是4bit的,那么就需要16个颗粒来组成64bit的数据位宽和2个颗粒来组成8bit的校验位宽,那么反面也会有9个颗粒,但是这个内存条也是单Rank的内存。如下图

1x(64+8)/4=18个颗粒

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目前服务器内存最常见还是2Rx4;下图海力士的2Rx4

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不同规格的内存可以同时使用吗?不绝对,对于服务器产品而言,要求必须是容量、规格一致的否则会有安全隐患。



从内存产品外观角度介绍一下内存的结构组成,包括PCB板、RCD、DB、SPD、PMIC、TS….

一、DDR4内存条的结构

很多人对内存的称呼不同,其实都是一样的,内存=内存模组=内存条

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  • 1、内存颗粒:即是内存芯片,内存的基本组成部件,主要承载内存的记忆功能。

  • 2、金手指:是内存条上与内存插槽之间的连接部件,所有的信号都是通过金手指进行传送的。

  • 3、SPD-Hub 串行检测集线器:内存模组上面的一个可擦写的ROM,里面记录了该内存的许多重要信息,诸如内存的芯片及模组厂商、工作频率、工作电压、速度、容量、电压与行、列地址带宽等参数。是内存最重要的部件。

  • 4、PCB板:内存条的电路板,相当于船的甲板。

  • 5、RCD内存接口芯片:用来缓冲来自内存控制器的地址、命令及控制信号

  • 6、DB 数据缓冲芯片:用来缓冲来自内存控制器或内存颗粒 (DRAM) 的数据信号。RCD 与 DB 组成套片,可实现对地址、命令、控制信号以及数据信号的全缓冲。

二、RCD与DB在的RDIMM与LRDIMM的应用

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RCD内存接口芯片是内存模组 (俗称内存条) 的核心器件,作为 CPU 存取内存数据的必由通路,其主要作用是提升内存数据访问的速度及稳定性,以匹配 CPU 日益提高的运行速度及性能。内存接口芯片需与各种内存颗粒及内存模组进行配套,并通过 CPU 厂商和内存厂商针对其功能和性能 (如稳定性、运行速度和功耗等) 的严格认证,才能进入大规模商用阶段。,而 DB 芯片用来缓冲来自内存控制器或内存颗粒 (DRAM) 的数据信号。RCD 与 DB 组成套片,可实现对地址、命令、控制信号以及数据信号的全缓冲。

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仅采用了 RCD 芯片的内存模组通常称为 RDIMM,而采用了 RCD 和 DB 套片的内存模组称为 LRDIMM。

三、服务器DDR5内存结构一览

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DDR5的LRDIMM包括寄存时钟驱动器 (RCD)、数据缓冲器 (DB) 、串行检测集线器 (SPD Hub)、温度传感器 (TS) 和电源管理芯片 (PMIC)。

服务器 CPU 可以通过 SPD Hub 与 TS 通信,以管理内存模块的温度。TS 是 DDR5 服务器 DIMM 的重要组件。目前主流的DIMM预计每个DIMM配备2个TS芯片。

PMIC 的主要作用是为内存模组上的其他芯片 (如 DRAM、RCD、DB、SPD Hub 和 TS 等) 提供电源支持。服务器 CPU 可经由 SPD Hub 与 PMIC 进行通讯,从而实现电源管理。





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