工控、伺服器應用必知DDR5 RDIMM 7大技術規格差異

繼Intel發表第12代Core桌上型處理器Alder Lake，次世代伺服器平台Intel Eagle Stream、AMD Zen4 Genoa也將於2022年陸續登場，正式為DDR5記憶體工控市場應用揭開序幕，相關的產品設計研發亦隨之展開。

DDR5記憶體頻寬為DDR4的兩倍；傳輸速率若以初期的4800 Mbps計，較DDR4的3200 Mbps增長50%。除效能顯著提升外，DDR5記憶體在容量、穩定度與省電效率亦有良好進展。當企業與資料中心伺服器、AI、高速運算等應用，可望成為工控市場中DDR5技術的早期採用者之時；DDR5 RDIMM工業級伺服器記憶體，也憑藉優異的效能與可靠度，肩負著提升巨量資料傳輸速度、確保伺服器以最佳的工作負載效能運作等關鍵任務。

然而，DDR5 RDIMM有哪些技術規格差異，於產品開發時需特別留意；於導入DDR5工業級記憶體時，又該如何選擇才能掌握優勢，搶得市場先機？

DDR5 RDIMM伺服器記憶體模組──關鍵技術規格差異

一、雙通道架構，頻寬加倍：DDR5記憶體以全新通道架構開發，提供兩組32位元完全獨立子通道；不僅以雙倍頻寬模式提升整體效能，也能有效縮短存取延遲、提升通道效率。DDR5 RDIMM伺服器記憶體則具備雙40位元子通道，於每個通道既有的32位元再增加 8 位元，以支援Side-band ECC糾錯與校正功能；搭配DDR5暫存時脈驅動器RCD(Registering Clock Driver)的設計，更可進一步減輕CPU 中央處理器的負載，強化訊號的完整性與抗干擾能力。

二、 Bank Group數量翻倍，效能提升：相較於DDR4，DDR5記憶體的Bank Group從4個增加為8個，總Bank數也從16個增加至32個。Bank group數量翻倍，有助於提升傳輸資料量，進而優化整體核心時序(core timing)參數，讓記憶體得以更快的速度回應執行動作，實現超高效能。

三、電壓調降，高度省電：DDR5記憶體的標準工作電壓從DDR4的1.2V降低至1.1V，提升了8%的省電效率，可減少系統功耗與發熱量，特別適用於需要低功耗與散熱不易的工控系統；對需24/7全天候運作的伺服器應用，也提供了額外的節電優勢。

四、增加PMIC，訊號更穩定：隨著電壓降為1.1V，為了確保輸出電壓準確度，以因應更高速的操作穩定性，DDR5記憶體也增加了電源管理功能。取代傳統透過主機板控制的方式，DDR5記憶體配置電源管理IC(PMIC)，可更高效地控制系統電源負載，提高85%的電源轉換效率；進而提升訊號完整性與兼容性，甚至降低主機板電源設計成本。

此外，即便都是輸出1.1V的工作電壓，目前DDR5記憶體採用的PMIC規格有兩種。不同於DDR5 UDIMM和 SODIMM採用5V的PMIC，針對伺服器應用，DDR5 RDIMM伺服器記憶體使用的是12V的PMIC，於系統平台設計時也需特別留意。

五、On-die ECC / Side-band ECC雙重糾錯機制：為了實現更高的效能，DDR5記憶體不論是容量、資料密度都有所提升；其採用的製程微縮技術，也可能增加資料錯誤的風險。DDR5 RDIMM伺服器記憶體支援On-die ECC與Side-band ECC雙重糾錯機制，能自動校正記憶體中的資料錯誤，為資料傳輸過程提供端對端完整保護，改善記憶體的資料容錯能力，進而提高資料正確性。

更重要的，此糾錯機制也有助於系統穩定且可靠的性能表現，滿足伺服器應用長時間運作的可靠度、可用性與可維護性(Reliability, Availability and Serviceability)需求。

六、配置溫度感測器，避免過熱：除了採用DDR5 RCD(Registering Clock Driver)、電源管理IC(Power Management IC)與SPD集線器(SPD Hub)等全新元件，DDR5 RDIMM伺服器記憶體另增加了高精度溫度感測器(Temperature Sensor)設計，提供詳細的記憶體溫度數據，即時監控記憶體的散熱情形。研發人員於設計系統風流時，也能藉此更精確地的計算熱功耗分布情形，避免過度的熱堆積，影響系統運作的穩定度。

七、Same Bank Refresh功能，縮短延遲時間：不同於DDR4更新時所有Bank需處於閒置狀態，無法同時執行其他指令；DDR5記憶體的Same Bank Refresh功能，允許系統於更新特定Bank時，其他Bank資料的存取不受影響，大幅縮短整體閒置延遲時間，提升系統效能。

DDR5記憶體如何選，該搭上DDR5技術列車了嗎？

工控市場對於巨量資料處理與高效能運算的要求持續增長，加速了記憶體技術升級的時程，DDR5技術導入也已成必然之勢。市場上支援DDR5應用之處理器平台接連推出，於此導入DDR5記憶體、開發相關系統平台的關鍵時刻，以下提供幾點衡量指標，可作為未來選擇DDR5工業級記憶體產品的參考依據。

一、需完成JEDEC Raw Card Rev 1.0量產版本測試：DDR5產品於開發測試的過程，不僅需符合JEDEC固態技術協會(JEDEC Solid State Technology Association)制定標準，更應合乎JEDEC認定的量產版本規範。目前JEDEC已發表DDR5 RDIMM Raw Card Rev 1.0量產版標準；換言之，於選擇DDR5 RDIMM時需特別留意，製造商是否已依循JEDEC 1.0版本之標準規範完成測試，具備可生產量產等級產品之製造能力。目前Apacer宇瞻科技DDR5記憶體，皆已完成JEDEC最新版本測試，付諸量產指日可待。

二、採用高品質原廠IC：工控市場、伺服器與資料中心等關鍵應用，因停機損失的成本與商譽問題，常龐大到難以衡量，無法承擔記憶體品質不穩定等異常風險。因此，採用高品質原廠DDR5 DRAM IC製成的工業級記憶體模組，具備極高的產品可靠度與保固保障，於導入工控系統時，也是相當重要的指標。

三、支援多元加值防護技術：工業級記憶體應用情境多元，伺服器應用也不再僅限於運行於環控設備完善的室內機房，如何提升DDR5記憶體的環境抵禦力將成關鍵。目前市場上已有相當成熟的加值防護技術可供選用，如敷形塗料(Conformal Coating)、底部填充(Underfill)，與Apacer專利的抗硫化(Anti-Sulfuration)技術，皆可提升DDR5產品面對濕度、粉塵、環境汙染、震動和衝擊等外在環境挑戰的防禦能力。 (本文由Apacer宇瞻科技提供，記者魏于寧整理)