如今,笔记本电脑日益普及,2024 年全球总销量预计将达到 1.71 亿台,而台式机销量预计将缩减至 7,900 万台。笔记本电脑的性能、便携性和显示质量不断提高,这意味着越来越多的人会将笔记本电脑作为首选产品,但这种依赖也带来了新的期望。
追求性能更高的笔记本电脑
笔记本电脑已从以牺牲性能为代价、专为便携性而设计的中低端系统发展成为台式机的替代品,其用途已远远超出浏览网络。内容创建以及内置人工智能等新趋势继续要求增加内存带宽,而客户不愿为了便携性或时尚轻薄的外形尺寸而牺牲性能。性能是必须考虑的因素。
当然,续航时间也极为重要。随时随地工作、学习和娱乐的趋势使续航时间成为一项关键要求。工作负载不断变化,在优化笔记本电脑以获得更长的续航时间时,必须结合考虑实际用例。
最后,这种随时随地工作/学习/娱乐的趋势还要求系统必须轻薄(当然也不能牺牲续航时间或性能)。人们必须为笔记本电脑的器件寻找新解决方案,从而节省空间或降低功耗,同时兼顾性能。
除上述要求外,系统升级能力一直是个人电脑行业的关键支柱。虽然这一领域欢迎创新,但以牺牲升级能力为代价的创新无法在市场中得到广泛采用。如今,出于可持续发展的考虑,这种升级能力比以往任何时候都更加重要。例如,为使笔记本电脑更加轻薄而焊接内存的做法很受欢迎,但当客户得知无法升级内存时,却感到惊讶和失望。
下一代笔记本电脑的理想内存之选
人们希望下一代笔记本电脑既能处理当前的工作负载,又能满足未来人工智能电脑的需求,这就需要一种功耗更低、体积更小且可升级的内存解决方案,同时又不影响性能或打造更薄/更轻的外形尺寸。
LPCAMM2 的低功耗 DDR (LPDDR) 正是这样的解决方案,LPCAMM2 是美光的新型内存,在新的模块外形尺寸中采用新款 LPDDR5X 移动内存,从而降低功耗和减少占用空间,同时提高性能、可维修性和可升级性。
在功耗的直接比较中,LPDDR 在每个测试用例中都优于标准 DDR。LPDDR 不仅仅针对空闲模式,而是专为降低各种模式的功耗而设计。人们希望手机和平板电脑等移动设备能立即准备就绪,发挥最大潜能,然后在不使用时进入睡眠状态,且此状态下几乎不会耗电。当然,续航时间有望持续一整天。一直以来,笔记本电脑都受制于性能较差的低功耗 DDR 内存。但随着笔记本电脑越来越多地融入我们的生活,我们开始期望它们的性能更接近手机和平板电脑。而内存子系统实现此目标的唯一方法就是使用 LPDDR 移动内存。
当然,一旦笔记本电脑设计人员选择 LPDDR,它的缺点立刻就会暴露出来,即 LPDDR 内存不是模块化的,必须直接焊接到主板上,而这会导致整个设计、认证、制造和终端用户体验出现问题。选择非模块化内存解决方案意味着制造过程中的任何故障都将由系统制造商承担,可能会影响整个主板和其他物料清单 (BOM) 器件,增加返工成本和开销。此外,焊接内存要求将整个非内存 BOM 集成到主板,增加了非内存 BOM 的成本以及主板设计成本。最后,焊接内存意味着用户必须根据笔记本电脑的预期寿命选择内存密度,而不是根据当前的需要购买内存,以后再升级。
这正是 LPCAMM2 的切入点,它借助 LPDDR5X 器件的优势,采用模块化外形尺寸,可在制造过程进行维护并由用户进行升级。LPCAMM2 代表着业界率先使用基于 LPDDR 的模块化内存解决方案,为平台设计人员和终端用户带来了革命性变革。
采用 LPDDR5X 打造的美光 LPCAMM2
除了降低功耗之外,LPDDR 还能在单个封装内堆叠多达 16 个 DRAM 器件。而 DDR5 的最佳情况是在采用引线键合堆叠技术时,每个封装内堆叠两个颗粒,采用硅通孔 (TSV) 堆叠技术时,每个封装内堆叠四个颗粒,这两种技术都需要昂贵的堆叠技术和制程(对于硅通孔堆叠技术而言,还会产生影响性能的额外延迟)。在笔记本电脑的现有内存架构中,128 位内存总线可连接多达 32 个颗粒,而使用 LPDDR 后,现在可减少到 4 个位置,将来可能减少到 2 个位置。
LPCAMM2 利用此功能,在整个 128 位内存总线上使用 LPDDR 堆栈来填充 4 个内存位置,来确定最终密度。现在,笔记本电脑设计人员无需再设计要安装的 4 芯片、8 芯片和 16 芯片 SODIMM(当前笔记本电脑内存的行业标准)。LPCAMM2 为所有密度和相同数量的内存布局保持完全相同的外形尺寸。因此,与双 SODIMM 堆栈1(主板 + 插槽 + 内存)相比,LPCAMM2 占用的空间减少了 64%,从而可实现轻薄的笔记本电脑设计,并为更大的电池腾出空间。
低功耗、模块化和节省空间等优势肯定会影响性能吧? 其实不然,如今,LPDDR 的速度已超过标准 DDR5(6400MT/s 与 5600MT/s),而且这种趋势有望在两种内存技术的生命周期内持续下去,LPDDR5X 的速度将达到 9600MT/s,而 DDR5 的速度将达到 8800MT/s。如果将 LPDDR5X 的更高速度与其他因素(如功耗降低 61%2 和空间节省 64%)结合起来,那么 LPCAMM2 作为笔记本电脑的未来内存解决方案,其总拥有成本 (TCO) 就变得极具吸引力。
计算 TCO
如果 LPCAMM2 真是集多种优势于一体的内存解决方案,那么如何确保其价格合理? 归根结底,这取决于性能、功耗和总拥有成本等指标。平台设计人员面临着抉择,即到底是将 LPCAMM2 作为高性能、功耗优化的内存解决方案,还是将 SODIMM 外形尺寸扩展到相同的速度。要使 DDR5 的速度超过 5600MT/s,就必须向 SODIMM 添加更多的非内存 BOM 器件,但这会增加成本。另一方面,LPCAMM2 是新的外形尺寸,需要新型插槽,这也增加了成本。
然而,LPCAMM2 具有独特的优势,因为它是单独的内存模块,可填充两个内存通道(总共 128 位)。而 SODIMM 仍是 64 位内存解决方案,如要填充第二个内存通道,需要再次购买填充第一个内存通道时使用的所有产品。当我们向 SODIMM 添加更多非内存 BOM 器件时,情况只会变得更糟。但使用 LPCAMM2 内存产品时,即使搭配更昂贵的插槽,也可以节省成本,因为只需购买一套非内存 BOM 器件,即可实现高达 9600MT/s 的速度。此外,LPCAMM2 为当前使用焊接 LPDDR5X 器件的平台添加了模块化/可维护性选项,从而节省了系统构建商的制造成本。
结论
在我们的行业中,鲜有产品能解决如此多的设计和逻辑问题,并提供如此积极的用户体验,从而改善未来的人工智能电脑体验。
美光目前正与平台设计人员和合作伙伴合作,推出这一创新解决方案,以最大限度地提高性能、降低功耗、优化空间,并提供可维护性和模块化。简而言之,LPCAMM2 是一款理想的内存解决方案,可为下一代轻薄笔记本电脑提供出类拔萃的用户体验。
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1 与双重堆叠 SODIMM 相比,可节省 64% 的空间。
2 与 SODIMM 相比,在相同 DDR5 速率下,每 64 位总线功耗可降低高达 61%。