企业存储技术 · 2022年05月19日

移动工作站DDR5内存频率之殇:怎么破?

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在《以“小”见大:从Precision 3660看工作站技术发展趋势》中,我曾经写过Intel 12代Core平台DDR5内存的一个限制——只要是提供4个DIMM插槽的商用台式机或者工作站,内存频率都超不过4400MHz(即使只插2条)。那么笔记本电脑有这个限制吗?

笔记本的情况更差?DDR5有的只跑到4000MHz

如果您只看一般的商用或者家用笔记本,DDR5应该大都标明4800MHz速率,因为绝大多数笔记本只提供2个SO-DIMM插槽;或者现在一些轻薄本采用板载LPDDR5的设计,也相当于双通道(板载内存通常最大容量32GB)。而移动工作站的情况则不太一样,因为有些高端机型最大支持128GB内存容量,按照传统设计就是4个SO-DIMM插槽。

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上图引用自Dell Precision 7760移动工作站(11代Core CPU)的服务手册。拆下D面后盖可以看到2个DDR4内存插槽,而另外2个SO-DIMM插槽位于主板背面(也就是键盘的下方)。

那么,如果最新的12代Core移动工作站,继续沿用4个SO-DIMM插槽来支持DDR5内存,会不会像台式机那样遇到频率限制呢?这两天我应该是得到了确切的答案。如下图:

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上面图表,引用自某款采用Intel 12th gen Alder Lake HX Series (55W)处理器、WM690芯片组的移动工作站。它也是在主板正反2面分别设计2个DIMM插槽,虽然安装DDR5 4800MHz内存条,但实际运行频率最高只有4000MHz(比台式机还要差一点)。

至于最底下那一行,Install 2DPC(DIMM per Channel)with 2R DIMMs——即双通道4条插满,并且都是Dual Rank(单条32GB DDR5)内存,频率会跑在3600MHz,这一点限制与台式工作站倒是一样。

事实表明,在Intel 12代Core平台上,即使只安装2条内存,主板上另外的2个空闲DIMM插槽也会对信号质量有所影响。其实这不完全是个新问题,只不过DDR5的传输速率比以前有所提高,所以才暴露出来。如果大家留意过现有台式机、服务器主板上内存槽位的顺序,会看到每个通道先插哪个DIMM槽也是有说法的。下面以Precision 3650 Tower工作站主板为例:

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如上图,如果安装2条DDR4内存组成双通道,建议先插2个“白色卡子”的——即距离CPU较远一点的DIMM槽。

关于信号完整性和阻抗的话题,稍后我还有讨论。先回到主题:最大支持128GB内存,并在较小容量配置时DDR5不降频,有两全其美的方案吗?

使用创新CAMM内存模组,DDR5满血性能

在4月底我看到过一篇新闻《革命性CAMM DDR5内存正式发布:单条轻松128GB、还薄了57%》(https://m.mydrivers.com/newsview/828901.html),里面包含下面这张图。

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这应该是来自Dell将要发布的Precision移动工作站产品资料,今天我在网上已经能搜到“泄露”出来的spec sheet文档。上图中提到了DDR5 CAMM内存模组(Compression Attached Memory Module),提供从16GB-128GB四种规格,除了128GB的频率降到3600MHz之外,别的都是4800MHz满血——也就是比那种4000MHz的机型带宽提高了20%。

客观地说,CAMM内存也不是没有限制,比如当前没看到ECC的型号。如果用户需要ECC纠错,Dell还提供了一种到SO-DIMM的转接套件(后面有图片),同样能跑到DDR5 4800MHz频率。下面我想对CAMM模组技术展开一点讨论。

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同样实现128GB容量,CAMM内存模组能够用一块电路板替代4个32GB传统SO-DIMM,不需要在主板正反2面设计插槽,整体厚度薄了57%。

在PCWorld的一篇报道《Dell defends CAMM, its controversial new laptop memory》中,我看到CAMM能把DRAM内存芯片到CPU的距离从SO-DIMM的3英寸缩短至1.5英寸(With CAMM, the distance to the CPU can be 1.5 inches,versus 3 inches on a SO-DIMM design)。

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上图这张图标注的应该是阻抗吧?(如果我写的不对,请读者朋友留言指正,谢谢)

-左上方示意的是4个SO-DIMM内存设计,基准是100,从CPU一出来的引脚阻抗增加了5,而到对角最远的内存信号线达到了126(PCB参考值130)。

-右下方是新型CAMM模组,基准值设为200,从CPU到最远的DRAM内存颗粒,数值达到212(阻抗只增加了12)。此时PCB参考值为220——我理解这里可能用了低阻抗PCB。

总之,就是CAMM的信号完整性比SO-DIMM更好。到将来DDR6更高频率的时代,SO-DIMM预计就不能胜任了。

从16GB到128GB CAMM,用的都是16Gbit(2GB)DDR5颗粒

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我再带大家看几种不同容量的CAMM内存。如上图,这里有单面DDR5芯片的,也有背面还有芯片(双面贴装)的。所以从这个角度看32GB和64GB上的颗粒好像都是16颗。

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16GB CAMM正面照片——8颗来自三星的DDR5 DRAM颗粒,单个容量16Gbit(2 Gigabyte,16bit位宽)。相当于常规的2条8GB DDR5内存。

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16GB CAMM背面照片,只有金属触点没有内存芯片。

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128GB的CAMM模组——正面就是32颗SK Hynix的DDR5芯片。

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128GB CAMM背面,还有另外32颗DDR5芯片,也就是一共64 x 2GB组成128GB。

总结来看,CAMM就是在一个内存模组上灵活实现双通道1 DPC或者2 DPC,而当前笔记本内存只有128GB才必须用2DPC;所以在64GB及较小的容量下只需要在CAMM上设计1 DPC(相当于只引出2个SO-DIMM插槽),这就是能跑到4800MHz的奥秘所在吧:)

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上面是从CAMM到2个SO-DIMM DDR5内存的转接套件,供大家参考。

上面我放了一个读者投票。CAMM是各方面都完美的方案吗?可能不是。我理解产品经理的工作,一直都要做各种取舍,特别是对于像CAMM这样的技术创新设计。

最后我还编了个段子——“工程师吐槽产品经理的3个阶段”,仅供娱乐,如有雷同纯属巧合:

  • 一年:这产品经理脑子是不是进水了?
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  • 第二年:产品经理原来并不XX啊… 
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  • 第三年:如果换我去干产品经理,可能还不如人家哦:)
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作者:唐僧 huangliang
原文:企业存储技术

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