在布满荆棘道路前行 DDR3内存路在何方

　　说到DDR3相信已经不再陌生，但就是这样一个已经经历了数年产品仍未能成为主流，那这其中必然有其缘由。DDR3内存仍然保持着非常强势的竞争优势，尤其在CPU高外频的带动之下，内存性能更是提升非常明显。因此，CPU高速的发展，使得内存也在逐步的更新换代，以目前DIY配件市场的发展情况来看，在拥有更高性能的同时更低的功耗才是最佳的选择。对于CPU来说执行效率将会更加的重要，但是，随着处理器内部执行效率的提升，数据传输之间的带宽将会不断膨胀，这样一来就对内存带宽提出了更高的要求。种种迹象表明，CPU飞速发展势必会波及到内存的发展。其实，事实也是如此，从内存进入DDR时代之后，内存频率就一再提升，从DDR到DDR2再到DDR3内存频率方面都在成倍的提升。

● 提升带宽是重点
　　从内存的发展过程来看，DDR内存每代的升级都是以提升带宽为目的，DDR3面世也是为了进一步地提升内存带宽，为FSB越来越高的CPU提供足够的匹配指标。DDR2内存虽然也可以突破1066MHz的极限频率，但它的良率及成本都不理想，造成价格一直无法降低。这也是其一直在高端发烧用户中徘徊的原因。
　　要用低成本切入到更高的频率的话，新一代的解决方案也就应运而生，这也就是DDR3内存出世的原因。从技术指标上看，DDR3内存的起跑频率就已经在1066MHz上了，尽管延时参数方面没法与DDR2内存相抗衡，但是将来推出的1600/2000MHz产品的内存带宽肯定大幅度抛离DDR2内存，以DDR3 2000MHz为例，其带宽可以达到16GB/s（双通道内存方案则可以达到32GB/s的理论带宽值），所以将来DDR3内存肯定成为用户唯一的高带宽选择。
●DDR3内存提升频率的关键技术
　　其实DDR3内存提升有效频率的关键依然是旧招数，就是提高预取设计位数，这与DDR2采用的提升频率的方案是类似的。我们知道，DDR2的预取设计位数是4Bit，也就是说DRAM内核的频率只有接口频率的1/4，所以DDR2-800内存的核心工作频率为200MHz的，而DDR3内存的预取设计位数提升至8Bit，其DRAM内核的频率达到了接口频率的1/8，如此一来同样运行在200MHz核心工作频率的DRAM内存就可以达到1600MHz的等值频率，这种“翻倍”的效果在DDR3上依然非常有效。
迅速充电：内存基础知识解析
　　在全面了解内存之前，我们必须对内存的基础知识有充分的认识。通过对内存工作原理、作用以及结构的了解，大家将会更为深刻地明白为何内存如此受到重视。
1．内存的工作原理
　　要直观地理解内存的原理的话，我不妨举例来说。当CPU载入一个应用程序，例如文字处理或页面编辑。当你以键盘输入指令开始，CPI诠释指令并命令硬盘将指令或程序载入到内存中，当数据被载入内存之后，CPU便能比从硬盘中存取从而更快速地取得数据。
2．内存的作用
　　从功能上理解，我们可以将内存看作是内存控制器（一般位于北桥芯片中）与CPU之间的桥梁或与仓库。显然，内存的容量决定“仓库”的大小，而内存的速度决定“桥梁”的宽窄，两者缺一不可，这也就是我们常常说道的“内存容量”与“内存速度”。
　　当CPU需要内存中的数据时，它会发出一个由内存控制器所执行的要求，内存控制器接著将要求发送至内存，并在接收数据时向CPU报告整个周期（从CPU到内存控制器，内存再回到CPU）所需的时间会。毫无疑问，缩短整个周期是提高内存速度的关键，而这一周期就是由内存的频率、存取时间、位款来决定。更快速的内存技术对整体性能表现有重大的贡献，但是提高内存速度只是解决方案的一部分，数据在CPU以及内存间传送所花的时间通常比处理器执行功能所花的时间更长，为此缓冲区被广泛应用。其实，所谓的缓冲器就是CPU中的一级缓存与二级缓存，它们是内存这座“大桥梁”与CPU之间的“小桥梁”。
3．内存带宽的重要性
　　通常我们所说的内存速度实际上应该用“内存带宽”来表述才更为确切。当CPU需要内存中的数据时，它会发出一个由内存控制器所执行的要求，内存控制器接著将要求发送至内存，并在接收数据时向CPU报告整个周期（从CPU到内存控制器，内存再回到CPU）所需的时间。毫无疑问，缩短整个周期也是提高内存速度的关键，这就好比在桥梁上工作的警察，其指挥疏通能力也是决定通畅度的因素之一。
　　内存带宽为何会如此重要呢？在回答这一问题之前，我们先来简单看一看系统工作的过程。CPU接收到指令后，它会最先向CPU中的一级缓存（L1 Cache）去寻找相关的数据，然一级缓存是与CPU同频运行的，但是由于容量较小，所以不可能每次都命中。这时CPU会继续向下一级的二级缓存（L2 Cache）寻找，同样的道理，当所需要的数据在二级缓存中也没有的话，会继续转向L3 Cache（如果有的话，如Xeon处理器）、内存和硬盘。由于目前系统处理的数据量都是相当巨大的，因此几乎每一步操作都得经过内存，这也是整个系统中工作最为频繁的部件。如此一来，内存的性能就在一定程度上决定了这个系统的表现，这点在多媒体设计软件和3D游戏中表现得更为明显。

　　内存带宽的计算方法并不复杂，大家可以遵循如下的计算公式：带宽＝总线宽度×总线频率×一个时钟周期内交换的数据包个数。很明显，在这些乘数因子中，每个都会对最终的内存带宽产生极大的影响。然而，如今在频率上已经没有太大文章可作，毕竟这受到制作工艺的限制，不可能在短时间内成倍提高。而总线宽度和数据包个数就大不相同了，简单的改变会令内存带宽突飞猛进。



节省能源：低功耗是未来发展的趋势
　　随着电脑技术的飞速发展，多核芯片的迅速普及，电脑的功耗成倍增长，而在有限的能源下如何去降低功耗这也成为了目前越来越多的用户关注的问题，所以目前，新标准要想获得更多用户的认可必须要从低功耗方面发展。全球的PC数量每年都在飞速增长。每年PC的耗电量也是相当惊人的，即使是每台PC减低1W的幅度，其省电量都是非常可观的。
　　半导体市场调查机构iSuppli也曾预测DDR3内存将会在2008年替代DDR2成为市场上的主流产品，iSuppli认为在那个时候DDR3的市场份额将达到55%。不过，就具体的设计来看，DDR3与DDR2的基础架构并没有本质的不同。从某种角度讲，DDR3是为了解决DDR2发展所面临的限制而催生的产物。
　　从规格来看，DDR3仍将沿用FBGA封装方式，故在生产上与DDR2内存区别不大。但是由设计的角度上来看，因DDR3的起跳工作频率在1066MHz，这在电路布局上将是一大挑战，特别是电磁干扰，因此也将反映到PCB上增加模块的成本。
　　预计在DDR3进入市场初期，其价格将是一大阻碍，而随着逐步的普及，产量的提升才能进一步降低成本。
降低功耗为业界造福
　　DDR3内存在达到高带宽的同时，其功耗反而可以降低，其核心工作电压从DDR2的1.8V降至1.5V，相关数据预测DDR3将比现时DDR2节省30%的功耗，当然发热量我们也不需要担心。就带宽和功耗之间作个平衡，对比现有的DDR2-800产品，DDR3-800、1066及1333的功耗比分别为0.72X、0.83X及0.95X，不但内存带宽大幅提升，功耗比表现也比上代更好。

　　如今，DDR已经成为历史被全面淘汰，DDR2也将成为强弩之末，从DDR2内存的价格就可以看出，DDR2内存已经走向没落，不过在短时间内，DDR2内存是不会消失在大家视野的。但是，目前无论是Intel还是AMD都已经暗示着DDR3内存的时代即将到来，尤其是Intel已经推出了多款支持DDR3的芯片组。作为最新的内存规格，DDR3把电压降低到了1.5v，预读取设计位数从4bit提升至8bit，在提高电气性能的同时有效解决了内存带宽的瓶颈，除此之外，DDR3内存在制作工艺上得到了改进，并新增了重置（Reset）功能和ZQ校准功能，为节能以及高频率下稳定工作奠定了基础，可以看到DDR3内存是下一代CPU的完美搭档。
平台支持：Intel平台已经严阵以待
　　随着Intel P35芯片组主板的全面上市，DDR3内存时代已经正式开启。但目前市场上，支持DDR3内存的主板较少，DDR3平台的整体售价也偏高，所以选择DDR3平台的只是少部分发烧级玩家。

　　AMD方面，因其内存控制器被整合在处理器内部，而无论是即将发布的K8L还是K10处理器都没有表示支持DDR3内存，如果需要支持DRR3内存的话，AMD则需要推出另一架构处理器，因此在这次“DDR3内存”的博弈中，正像当年Intel率先支持DDR2内存那样，AMD再次被抛离。

　　BearLake架构芯片组是继P965芯片组后Intel推出的首款桌面芯片组，也是首款支持DDR3内存的桌面解决方案，在这点上Intel再一次把AMD抛到后面。

Intel 4/3系列芯片组规格对比
芯片组名称	G45	G43	P45	P43	P35	X48
接口类型	LGA775	LGA775	LGA775	LGA775	LGA775	LGA775
FSB	1333/ 1066/ 800/ 533	1333/ 1066/ 800/ 533	1333/ 1066/ 800/ 533	1333/ 1066/ 800/ 533	1333/ 1066/ 800/ 533	1600/ 1333/ 1066/ 800/
内存类型	DDR2 667/800， DDR3 800/1066/1333	DDR2 667/800， DDR3 800/1066	DDR2 667/800， DDR3 800/1066/1333	DDR2 667/800， DDR3 800/1066	DDR2 667/800，DDR3 800/1066	DDR2 667/800， DDR3 1600/ 1333/ 1066
PCI-E Lane	PCI-E 16X GEN 2.0 ×1	PCI-E 16X GEN 2.0 ×1	PCI-E 16X GEN 2.0 ×2	PCI-E 16X GEN 2.0 ×1	No	PCI-E 16X GEN 2.0 ×2
RAID	0,1,5,10(ICH10R)	0,1,5,10(ICH10R)	0,1,5,10(ICH10R)	0,1,5,10(ICH10R)	0,1,5,10(ICH9R)	0,1,5,10(ICH9R)
SATA	6	6	6	6	4/6(ICH9R)	4/6(ICH9R)
USB接口	12	12	12	12	12	12
音频	HD Audio	HD Audio	HD Audio	HD Audio	HD Audio	HD Audio

　　内存控制器在PC设备中占有重要的席位，也正是内存储技术的发展才得以让如今的计算机呈现出一番勃勃生机的景象。毫不夸张地说，未来PC发展的重点不是CPU而是内存。半导体技术的突破已经为CPU发展铺平的道理，随着主频的不断提高，整个系统将对内存性能提出更高的要求。纵观PC技术的发展，每次内存技术的提升都对整体性能产生重大的影响。
发展趋势：DDR3何时走进主流平台
　　从EDO到SDR再到如今的DDR时代，内存技术的发展并不迅猛。以整个PC硬件平台的工作流程来看，如今内存以及与之类似的显存一直是性能瓶颈。为此，内存芯片的技术颇为引人关注。然而内存技术可谓“牵一发而动全身”，很可能影响到其它硬件设备，因此业界对此慎之又慎。
DDR2性能提升甚微
　　无论是SDRAM还是DDR，它们对于系统平台的性能提升都是显而易见的，因为此时所带来的是直接的内存位宽加倍。然而DDR2并没有再次提升内存位宽，PC芯片组平台依旧维持在64Bit。相比于第一代DDR内存，DDR2的优势在于更高的频率与更低的功耗。目前DDR2面临的最大挑战是它没有向后的兼容性，虽然说DDR2和DDR都使用了相同的插座，但是DDR2为240pin的装，而DDR则为184pin封装，且两种类型内存凹口的位置也并不相同。理所当然地，此时DDR2所带来的性能提升幅度并不大，而且伴随着巨大延时而折损新年。其实，对比同频率的Athlon 64 Socket 939和Socket AM2，我们很容易发现DDR2内存技术的尴尬。既然DDR2在显卡平台上只是一个匆匆过客，那么CPU和芯片组平台也可能如此。
DDR3遥望“变相”成本优势
　　如同当初DDR内存芯片最先应用于GeForce 256，DDR2率先应用到GeForce 5800一样，内存技术往往率先在显卡上进行试验。从目前发布的GDDR3显存颗粒来看，很轻松地就达到了8Mx32颗粒，也就是说只需4颗显存芯片就能够实现128Bit位宽和128MB容量，这是GDDR2所难以企及的。
　　对于DDR3内存而言，利用这种高密度实现单面2GB也将变得轻而易举。要知道，今后内存的大容量趋势已经不可阻挡，毕竟Vista操作系统的海量开销摆在那里。而随着高密度的DDR3内存颗粒普及应用，这对于降低高容量内存成本以及减少封装成本都是大有帮助的，可谓是内存容量的普及推动力。
写在最后：DDR3内存优势明显
超高内存带宽
　　DDR3内存初期将采用70纳米制程，规格从1Gb起步，工作电压从DDR2的1.8V降至1.5V。DDR3是目前市场上最快速的内存产品了，DDR3单内存芯片的数据带宽比DDR2提升了50%，而耗电却进一步减小。但是可以预期的是，CPU与芯片组平台的DDR3内存并不会实现128bit单通道，依然是使用双通道实现256bit。但是所不同的是，不排除内存控制器厂商利用DDR3的高带宽特性实现四通道技术，届时内存带宽将直接达到256bit。平心而论，当四通道DDR3内存普及之后，CPU与芯片组平台对于内存带宽的需求将会彻底缓解。
业界支持度
　　PC技术的发展已经走入联盟化模式，因此任何技术标准都离不开业界的支持。目前DDR2内存芯片主要由三星、Elpida、Micron、HY、英飞凌供应，已经几乎涵盖了所有的内存芯片厂商。不过与此同时，三星、Elpida、Micron、HY、英飞凌也供应DDR3内存芯片。从原则上说，产生DDR2与DDR3内存芯片的成本是差不多的，并且不可避免地在初期面对良品率的问题。
　　Intel将陆续推出多款Bearlake芯片组，正式提供对DDR3内存的支持。一如I915平台上的DDR2，在Intel的极力推动下，DDR3也将缓慢但坚定地开始普及。根据Intel的预计，DDR3刚推出时的价格要比DDR2高出60％左右，不过到2008年底就会降低到只有10％，但直到2009年DDR3才会成为主流，2010年的份额也不会超过80％。虽然AMD也为DDR3内存规划了Socket AM3接口，但具体何时推出还不得而知。与Intel一贯充当新技术普及急先锋的角色不同，AMD向来比较谨慎，直到技术成熟、市场接纳后才会涉足。

　　DDR3内存的发布时间，相对来说是比较早的，早在2002年6月28日，JEDEC就宣布开始开发DDR3内存标准，但在5年后的今天，我们在市场上也没有见到DDR3的身影，DDR3内存迟迟不肯面世也是有原因的，目前DDR2内存无论性能还是稳定性都已能满足用户的需求，凭借DDR2内存已经成熟的生产工艺，价格也是一落千丈。可以说，DDR2内存让大家享受到了大容量内存的甜头。而DDR3内存方面，虽然拥有更加优秀的电气性能，但生产工艺以及市场需要都还不成熟。目前市面上的DDR3内存也是雷声大雨点小。价格也属天价。随着处理器外频的进一步提升，DDR2内存带宽已经捉襟见肘，如何提升内存频率又成为大家重新思考的问题。受限于目前DDR2内的电气性能，1066MHz频率的DDR2内存已经是接近极限，而且受产能制约，价格只能高高在上。在这种情况下，DDR3内存才开始其普及之路。
　　现在DDR2内存如火如荼，但是真正带来的性能提升却并不大。DDR3内存几乎是肯定有望普及的新技术，而XDR内存也有着很强的竞争力，甚至有望得到AMD的垂青。但是如果想要彻底获得非易失性的高速内存，那么相变内存和磁内存才是真正的发展之路。
总结：
　　另外，值得一提的是DDR3内存在内存频率提升是显而易见的，对于DDR2内存来说1800MHz的内存频率绝对是可望而不可及的。因此，想要内存达到更高的频率那么DDR3内存是必须的，在不考虑主板芯片组内存控制器的情况下DDR3和DDR2内存之间还是存在一定的优势。由于目前DDR2内存的价格已经达到历史的最低点，基本上供已经大于求的局面，因此DDR2内存的价格一直非常便宜，但是由于DDR3内存让未能成为主流，很多内存颗粒厂商并没有全力的去产DDR3内存颗粒，因此目前DDR3内存的价格仍然是居高不下，但是随着DDR3平台的普及，DDR3内存必定会像DDR2取代DDR一样，成为日后的主流。毕竟，DDR3对内存性能的提升还是很有帮助的。