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LPDDR4: Smartphone-RAM mit mehr als 2 GHz

Während sich das DRAM-Normungsgremium JEDEC bei DDR4-Chips bisher auf höchstens 1,6 GHz Takt beziehungsweise DDR4-3200 einigen konnte, planen die Hersteller von Mobilgeräten anscheinend schon mit LPDDR4-4266, also 2,13 GHz.

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DDR4-Roadmap aus dem Mai 2013 von Qualcomms Hung Vuong, der zwei JEDEC-Subkomitees leitet.

Kurz vor der CES Anfang Januar hatte Samsung die ersten LPDDR4-Speicherchips mit 8 Gigabit Kapazität angekündigt, später Qualcomm mit dem Snapdragon 810 ein 64-Bit-ARM-SoC, welches diesen RAM-Typ ansteuern kann. Ende 2014, spätestens aber wohl 2015 sind also erste Smartphones und Tablets mit LPDDR4-Hauptspeicher zu erwarten. Laut einer Roadmap von Qualcomm aus dem Mai 2013 könnten Low-Power-DDR4-Speicherchips Taktfrequenzen von 2,133 GHz erreichen, also das "Speed Bin" LPDDR4-4266. Über seine beiden x16-Kanäle könnte ein solcher Speicherchip insgesamt etwa 17 GByte Daten pro Sekunde liefern, ein SoC mit zwei x32-Kanälen könnte dann 34 GByte/s nutzen. LPDDR3-2133-Chips schaffen derzeit die Hälfte.

Angesichts der hohen erwarteten Taktraten von LPDDR4 wirkt es zunächst überraschend, dass das Normungsgremium JEDEC in der aktuell gültigen DDR4-Spezifikation JESD79-4 vom September 2012 nur Chips mit höchstens 1,6 GHz beschreibt, also DDR4-3200. Außerdem finden sich in der Spezifikation noch ungeklärte Werte: "to be defined" (TBD) steht in vielen Tabellenfeldern.

Ein LPDDR4-SDRAM ist so aufgebaut, dass es zwei x16-Kanäle gleichzeitig bedient, also pro Transferzyklus 4 Byte liefert.

(Bild: Micron)

Vermutlich ist ein Grund für die konservativere Auslegung der DDR4-Version für PCs, Notebooks und Server, dass die Chips darin meistens auf Modulen sitzen, die an einem Bus hängen. LPDDR4 kommt hingegen üblicherweise in einer Punkt-zu-Punkt-Verschaltung mit sehr kurzen Leitungen zum Einsatz, kürzer sogar noch als bei GDDR5 auf Grafikkarten. Gängig sind etwa Package-on-Package-(PoP-)Bauformen, wo ein Speicherchip-Stack direkt auf das SoC gelötet wird. Damit sind hohe Interface-Frequenzen leichter zu erreichen.

Die Systems-on-Chip (SoCs) in Smartphones und Tablets vereinen CPU- und GPU-Kerne, die folglich um die zur Verfügung stehende Datentransferrate des RAM konkurrieren. Der Speicher dient insbesondere auch als Grafikspeicher. Für hohe 3D-Performance, aber auch für die Verarbeitung von 4K-Videos benötigt die GPU hohe Datentransferraten. (ciw)