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LPDDR5——5G时代赋能者

By 2021年04月06日 No Comments

2019年6月6日,国家工业和信息化部向中国移动、中国电信、中国联通、中国广电四家企业颁发了基础电信业务经营许可证,批准经营“第五代数字蜂窝移动通信业务”,正式启动5G商用,自此中国进入5G元年1

5G网络将通过高速的传输速度来提供比现有通信技术更高的通信量,移动性和低延时性等性能,主要适合三大类应用:增强移动宽带场景,低延时高可靠场景,低功耗大连接场景。

一年来,中国5G业务体系不断完善,应用创新成果层出不穷,终端阵营日渐庞大,5G新基建不断提速。产业链上下游企业齐心协力,携手向前,全新的5G生态欣欣向荣。据赛迪发布的《2021年5G发展展望白皮书》,截止2020年9月底,全国已累计建设开通

 

1我国正式发放5G商用牌照》,中国政府网,2019年6月6日


全国已累计建设开通5G基站 69万个,超过全球总数的75%,提前完成全年50 万个的目标。2021年四大电信运营商将持续加大5G网络投资力度,预计将是2020年的1.5到2倍。

2020,中国迎来5G手机爆发之年

5G开启了万物互联的新时代,将接纳所有产业,满足多种应用领域需求,如物流运输、农业、天气、汽车驾驶、工厂等,而手机属于增强移动宽带场景的重要应用。

2020年,中国迎来了5G手机爆发之年。据中国信息通信研究院(China Academy of Information and Communications Technology,简称CAICT)发布的数据2,2020年12月,中国市场5G手机出货量1820万部,占同期手机出货量的68.4%;上市5G新机型19款,占同期手机上市新机型的42.2%。1-12月,国内市场5G手机累计出货量1.63亿部,占比52.9%。5G手机渗透率逐步增加。

 

22020年12月国内手机市场运行分析报告》,中国信通院,2021年1月11日


上图自《2020年12月国内手机市场运行分析报告》

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据市场研究公司IDC预测3,2021年中国市场智能手机出货量将同比增长4.6%,市场规模上升至3.4亿台;全国40%的手机用户将切换为5G手机,其中约七成以上存在于一二三线城市。

5G手机给内存和存储带来巨大挑战

5G带来的更大吞吐量,更大容量存储,以及更大屏幕,可极大提升手机用户体验,例如传输高清视频、手机拍照、语音、玩游戏、人工智能等。微软一直在提出“云端游戏(Cloud Game)”的概念,但受限于4G网络的局限性,游戏体验一直无法达到理想程度。

 

3IDC:2021年中国智能手机市场10大预测》,2021年1月8日


5G极快的信号传输速度让手机突破其本身的物理和性能限制:将数据全部云端处理,所有的软件运算交给中央处理器完成——手机变成了一个超级计算机。5G在其中担任的角色是这台计算机中的接线。在5G网络条件下,手机将会成为一台“超高配置的低延迟顶配游戏电脑”。高清大制作游戏随手就来,视频特效软件随便开,拥有几乎无上限的运算速度。

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在5G网络下,玩家们无需将游戏下载到手机上,而是通过云控制来远程操控游戏。手机不仅能支持许多大型网络游戏,还能跨平台玩多种游戏。5G将令游戏体验更上一层楼。

然而5G的到来,又给手机内存带来了新的挑战。

5G信息传输速度的极度提升、快速的信息交互,需要手机的存储芯片拥有快速的读写功能,以承受更高频率的信息删除与重新录入。

此外,5G手机对内存能耗的管理效率也需要提升。内存必须拥有高持久性和安全性,至少在换机周期内必须足够坚强。手机内存的发展势必会朝着带宽更大、功耗更低的方向发展。目前市场上,像SK海力士一样的高端芯片厂商已经注意到芯片质量在5G网络条件下存在的潜在压力,纷纷尝试研发新技术。

LPDDR5将成为5G手机标配

2019年2月,固态技术协会(Joint Electron Device Engineering Council ,简称JEDEC)正式发布LPDDR5全新低功耗内存标准,即Low Power Double Data Rate 5。相较于LPDDR4标准,LPDDR5的I/O速度从3200Mb/s提升到6400Mb/s,速度直接翻番。如果匹配高端智能机常见的64bit BUS,每秒可以传送51.2GB数据;如果匹配PC的128bit BUS,每秒可突破100GB数据。除了性能更高之外,LPDDR5功耗管理水平也提升了。

另外,LPDDR5 引入了数据复制(Data-Copy)和写X(Write-X),Data-Copy可以将单个阵脚的数据直接复制到其它针脚,依靠出色的数据传输速率提升,可以通过高速运转来充分释放处理器的性能,让它以更快的速度处理数据,从而更早地进入“睡眠模式”,也就不用长时间、高负荷地工作。4

Write-X则减少了SoC芯片和RAM传递数据时的耗电,让折叠屏等大尺寸、多任务的高频交互协作在终端成为可能

 

4LPDDR5标准带来的变化详解》,电子发烧友,2020年7月6日


多任务的高频交互协作在终端成为可能,而不会给手机功耗控制带来过大的压力。

由于LPDDR5能以“零时差”的时间来完成数据的处理并且存储,因此在同时运行视频、游戏、屏幕分享等多个应用时,其反应也更加从容,从而得以解决卡顿、黑屏等问题。

JEDEC认为,LPDDR5有望对下一代便携电子设备(手机、平板)的性能产生巨大提升。2020年,中国主流手机品牌如小米、OPPO、vivo、中兴等纷纷宣布在5G手机中采用LPDDR5。

据OMDIA市场调查机构数据显示,现在LPDDR5 DRAM的需求量已占据整个移动端DRAM市场的10%。预计LPDDR5 DRAM的市占率在2023年将有望超过50%。

SK海力士的LPDDR5布局

今年三月,SK海力士宣布量产18GB LPDDR5,处理速度高达6400Mb/s。 6400Mb/s的传输速率意味着能够在1秒内传输十部全高清(Full-HD, FHD)电影,为高分辨率游戏与视频处理需求提供最佳的性能体验,这款产品将搭载于华硕即将发布的 “ROG 5” 游戏智能手机产品。

SK海力士18GB (gigabyte) LPDDR5 DRAM

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未来,LPDDR5的新战场

随着5G网络应用不断深入,运算力将得到巨大释放。无论是人们的日常科技生活和个人移动终端的存储空间,还是为5G时代到来而做好铺垫的基站建设,对于读写速度更快且存储容量更大的芯片的需求都将日益提升,这必将加速LPDDR5的广泛应用。

2021年,人工智能继续爆发,可穿戴应用不断深入,5G 持续展示其更大威力,设备要处理的数据将呈跨越式增长,需要性能更好、功耗更低的内存。SK海力士认为,LPDDR5内存将有效应对5G、人工智能、平板电脑以及智能手机等各种市场对于更高内存性能和更低功耗的需求,为整个产业的发展赋能。

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