LPDDR4/5-SDRAM voor smartphones en laptops

Net als bij grafische kaarten zitten de geheugenchips in mobiele apparaten dicht bij de processor. Het huidige LPDDR4X-SDRAM haalt meer dan 2 GHz (LPDDR4X-4266).

Er is bij smartphones en tablets en ook bij superslanke laptops helemaal geen ruimte voor inplugbare geheugenmodules. Bij dergelijke apparaten worden SDRAM-chips direct op het moederbord gesoldeerd. Het geheugen kan dus niet worden uitgebreid of verwisseld. Maar je kunt het hoger klokken, omdat de datasignalen slechts korte afstanden afleggen en niet via verstorende slots lopen.

De LP in LPDDR4(X) en LPDDR5 staat voor Low Power. De chips draaien dan ook op een iets lagere spanning dan bij DDR4/DDR5-SDRAM. Ook de korte lijnen besparen energie tijdens de gegevensoverdracht. Maar de Low-Power-versies zijn veel zuiniger dan normale DRAM-chips, vooral wanneer er geen toegang plaatsvindt.

Die bedrijfsmodus is belangrijk voor het langer meegaan van de batterij. Smartphones zijn namelijk nooit volledig uitgeschakeld, maar worden altijd even wakker uit een diepe slaap om oproepen en berichten te kunnen ontvangen. LPDDR-chips hebben daar geavanceerde opslagfuncties voor, ze kunnen bijvoorbeeld alleen delen van hun interne geheugenvelden in de slaapstand zetten.

Om ruimte te besparen, bevatten LPDDR-componenten vaak meerdere afzonderlijke chips op elkaar, bijvoorbeeld vier 8-Gbit dies met een totale capaciteit van 4 GB. Bij smartphones worden dergelijke geheugenchips direct bovenop de processor gesoldeerd als Package-on-Package (PoP). Dergelijke smartphonechips verbinden hun geheugen vaak alleen via 32 datalijnen.

Hoe minder signaallijnen, des te minder energie er nodig is. LPDDR4-geheugenchips hebben vaak 32 datalijnen (x32), maar kunnen dan ook als twee x16-chips worden bestuurd.

Ook smartphone-SoC’s hebben steeds meer cpu-cores die concurreren om overdrachtssnelheid. Laptop-cpu’s gebruiken tot 128 lijnen (2 × 64), en besturen meerdere LPDDR-chips parallel.

Samsung levert de eerste LPDDR5-­SDRAM-modules met een capaciteit van 12 en 16 GB al. Die worden gebruikt in de Galaxy S20 smartphone. Ten opzichte van ­LPDDR4 neemt vooral de snelheid toe. Zo staat bijvoorbeeld LPDDR5-6400 al op de planning. LPDDR5 is ook beschikbaar met 64 datalijnen (x64).

(informatie afkomstig uit het artikel van Christof Windeck en Alieke van Sommeren, c’t magazine 09/2020, p. 108)