A Samsung introduziu mais uma extensão para a especificação LPDDR5 na International Solid-State Circuits Conference (ISSCC), aumentando as taxas de transferência de dados para 12.700 MT/s (12,7 GT/s). Para aumentar a velocidade, a Samsung teve que adicionar autocalibração de quatro fases e equalização de transceptor acoplado a CA aos seus chips DRAM, que ela chama de LPDDR5-Ultra-Pro DRAM.
LPDDR5X mais rápido do mundo
O LPDDR5X de maior velocidade da Samsung, com uma taxa de transferência de dados de 12.700 MT/s, é um IC de memória de 16 Gb com uma voltagem padrão da indústria de 1,05 V feito usando o processo de fabricação de DRAM de 5ª geração da classe 10 nm da empresa. A capacidade do dispositivo de 16 Gb pode não ser muito impressionante na frente de dispositivos móveis, considerando que a Samsung anunciou ICs LPDDR5X de 24 Gb em 2023 e então lançou ICs LPDDR5X de 32 Gb em 2024. No entanto, 16 Gb pode ser uma capacidade bastante decente para aplicativos que não exigem as maiores densidades de memória. Talvez seja por isso que o artigo ISSCC da Samsung menciona IA, RA, RV e aplicativos de servidor, enquanto a apresentação da empresa menciona módulos LPCAMM2 voltados para PCs e servidores (bem, servidores de ponta).
A especificação LPDDR5 foi introduzida em 2019 com o plano de estender a taxa de transferência de dados para 6.400 MT/s. Em 2021, a JEDEC publicou uma versão estendida da especificação — apelidada de LPDDR5X — que elevou a velocidade para 8.533 MT/s. Mas isso não foi o suficiente para pelo menos alguns usuários do LPDDR5X, então a Micron, Samsung e SK hynix aumentaram ainda mais a taxa de transferência de dados do LPDDR5X para 9.600 MT/s em 2023, e então a Samsung seguiu com 10.700 MT/s em 2024 (que ainda não foi lançada). Agora, a Samsung deu mais um passo e introduziu a memória LPDDR5-Ultra-Pro com uma taxa de transferência de dados de 12.700 MT/s.
Para habilitar uma taxa de transferência de dados tão extrema, a Samsung precisou implementar um loop de autocalibração de quatro fases e equalização de transceptor acoplada a CA. Esses dois recursos não são definidos na especificação LPDDR5X e são técnicas de design de nível de circuito específicas do fornecedor usadas para atender ou exceder os requisitos oficiais de taxa de dados e energia JEDEC LPDDR5X.
Loop de autocalibração de quatro fases
Um loop de autocalibração de quatro fases é uma solução baseada em circuito que garante que quatro fases de clock interno (0°, 90°, 180° e 270°) permaneçam alinhadas corretamente em interfaces de memória de alta velocidade. Na DRAM LPDDR5X, os sinais de clock são divididos e distribuídos para criar essas quatro fases, que conduzem transferências de dados em velocidades multi-GT/s. Mesmo pequenas incompatibilidades entre essas fases — chamadas de distorção de fase — podem afetar a margem de tempo e degradar o desempenho. O loop de calibração mede cada par de fases (por exemplo, 0° vs. 180°, 90° vs. 270°) e compensa automaticamente qualquer deslocamento.
A implementação da Samsung do loop de autocalibração de quatro fases usa duas etapas de calibração: inverter e desinverter. Ao inverter qual sinal é alimentado ao circuito em teste (por exemplo, trocando 0° e 180°) e comparando os resultados com a medição não invertida, a lógica de calibração isola e corrige o verdadeiro desalinhamento de fase do clock. Os códigos de calibração finais são então aplicados para deslocar ou ajustar cada fase conforme necessário para preservar bordas de clock limpas e uniformemente espaçadas dentro do chip.
Equalização de transceptor acoplado em CA
Em taxas de transmissão de dados de alta velocidade, os sinais são propensos à atenuação e à interferência intersimbólica (ISI) ao longo do canal. A equalização do transceptor acoplado a CA aborda problemas de sinal em componentes DRAM de alta velocidade: em um nível alto, ela aumenta o sinal do clock, equaliza o receptor e pré-enfatiza o transmissor.
A implementação da Samsung envolve três blocos complementares: um AC-coupled booster (ACCB) no buffer de clock, um AC-coupled equalizer (ACCE) no lado de recepção e um AC-coupled pre-emphasis (ACCP) no lado de transmissão. Cada um aplica ganho extra de alta frequência em vários pontos do caminho, garantindo que bordas de clock atenuadas sejam restauradas e a integridade de temporização seja mantida. De acordo com a Samsung, o efeito líquido é uma transmissão e recepção de dados mais robustas em velocidades que excedem 10.000 MT/s por pino.
Medidas
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