5G手機中的低功耗內(nèi)存有多重要?
今年我國迎來了5G手機爆發(fā)之年。據(jù)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(xiàn)了一個新名詞——LPDDR5內(nèi)存,是怎么回事?
5G時代好在哪兒?
5G是第五代通信系統(tǒng)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(yè)和信息部向中國移動、中國電信、中國聯(lián)通、中國廣電四家企業(yè)頒發(fā)了基礎電信業(yè)務經(jīng)營許可證,批準經(jīng)營“第五代數(shù)字蜂窩移動通信業(yè)務”,至此,我國正式啟動5G商用。
實際上,5G不是突然發(fā)生的,可謂水到渠成。回顧移動通信發(fā)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。
那么,5G的優(yōu)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(jīng)典的“5G之花”,說明了5G比4G的優(yōu)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。
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??偠灾?G開啟了萬物互聯(lián)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。
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(wǎng)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(fā)展的節(jié)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(shù)據(jù)處理的樞紐,能夠支持數(shù)據(jù)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(lián)合。
*現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了真正的多任務處理,例如在去年的“世界移動大會”上已經(jīng)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(xiàn)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(xiàn)360°的視覺體驗。
*說了多年的虛擬現(xiàn)實也將在手機上實現(xiàn)。用戶在看虛擬現(xiàn)實的時候能去感知、觀察,就像是看真的現(xiàn)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(xiàn)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(lián)網(wǎng)的中樞,可以通過手機控制物聯(lián)網(wǎng)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:LPDDR5內(nèi)存
在5G手機中,出現(xiàn)了一個新名詞:LPDDR5。例如小米10/Pro發(fā)布時,小米的掌門人雷軍先生稱搭載了美光科技公司的LPDDR5內(nèi)存,帶來了強悍的性能,例如與前代產(chǎn)品相比,數(shù)據(jù)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(nèi)存)的低功耗DDR內(nèi)存,全稱Low Power Double Data Rate(低功耗雙倍數(shù)據(jù)速率內(nèi)存),是美國JEDEC固態(tài)技術協(xié)會面向低功耗內(nèi)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(chǎn)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%。
例如,當前智能手機所需應對的數(shù)據(jù)吞吐量正加速增長,對手機瞬時處理數(shù)據(jù)的能力(即內(nèi)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(nèi)存,就會發(fā)現(xiàn)其速率達到了5500Mbps,相當于每秒可傳送44GB數(shù)據(jù),大約為12個高清視頻文件(3.7GB/個)。CPU把需要運算的數(shù)據(jù)調到內(nèi)存中進行,運算完成返回結果。內(nèi)存對手機的穩(wěn)定運行至關重要,高性能內(nèi)存對手機整體流暢度的提升大有裨益。
比如手機拍照,它涉及了大量的數(shù)據(jù)運算,尤其是手機相機像素已進入到億級的現(xiàn)在,如果內(nèi)存性能低下,傳導數(shù)據(jù)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(fā)熱和功耗還會進一步降低。
根據(jù)小米用戶續(xù)航DOU測試結果看,美光的LPDDR5對比LPDDR4X續(xù)航優(yōu)勢明顯。
①綜合場景下,用戶續(xù)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(nèi)存只有4,低于手機的LPDDR5?
LPDDR內(nèi)存在便攜設備的功耗占比高,因為擔負著數(shù)據(jù)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(nèi)存,LPDDR內(nèi)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(guī)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(nèi)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(fā)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(shù)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(shù)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(guī)范還沒正式確定的時候已經(jīng)完成了量產(chǎn),LPDDR5自然也不是根據(jù)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(nèi)存規(guī)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(nèi)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(fā)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(nèi)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(nèi)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(wǎng)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(zhàn)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(chǎn)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(fā)絲直徑的三千分之一。在內(nèi)存工藝進入20nm之后,由于制造難度越來越高,內(nèi)存芯片公司對工藝的定義已經(jīng)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(chǎn)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(nèi)存的博大硬核科技!
(轉自電子產(chǎn)品世界)