2018年07月24日 | 超高速低功耗的DDR5震撼上市

作为一名资深的“懒癌”患者，你可能已经习惯对着三星Galaxy S9丨S9+“只动嘴不动手”了。

Hi，Bixby，帮我识别这个东西。

转眼间，眼前这辆本来十分陌生的自行车，你就对它了如指掌了。品牌、特点、价格、购买信息都显示在了手机屏幕上，这种使用体验不仅改变了传统的信息获取模式，而且还具有“病毒式”的传播特点。当图像识别与机器学习愈演愈烈的时候，我们的知识结构与认识世界的方式都会随之发生改变。

提到三星Bixby的图像识别功能，无论是像自行车这种具象化的物体，还是红酒这样小而精的食品，甚至是地标建筑，三星Galaxy S9丨S9+内置的Bixby都可以准确识别出来，这背后其实是一套极为严谨的判断过程。

我们知道机器和人眼“看东西”的过程不同，人眼会先看全局再注意细节，而机器图像识别会首先扫描物体的细节特征，例如字母A是尖尖的，而字母P是有个拐弯的，也就是图像轮廓曲度最大或是方向突然改变的地方，再把这些分散的特征拼合成完整的信息，通过这种判别机制去与数据库中的模板特征进行比较，从而识别出物体。

如果某类物体识别不出来，或者发生了错误，通过校正重新学习它的图像特征，就可以记录下来，这样下次就能够成功识别了。所以类似三星Bixby的这种学习能力，应该是像人脑一样越用越好用。

而在这其中，手机的反应速度是至关重要的。我们都知道三星Bixby具有自己独立的双核引擎，从语音识别，到摄像头的开启与物体的扫描，再到本地/联网比对，最后返回结果，甚至还要加上学习和校对的过程，全部过程几乎在眨眼之间，这就离不开三星Galaxy S9丨S9+所搭载的DDR4 RAM的快速反应。因为RAM的角色决定了它是具有短期记忆和快速存取的能力，这些对于图像识别和机器学习都是至关重要的。

这只是RAM与机器学习配合的一个典型场景，在智能手机讲究“体验为王”的今天，VR、AR、流媒体视频、在线直播、大型网游等等任何手机的反馈处理都需要在毫秒之间做出反应，多耽误半秒都会以“体验不佳”为由被甩在对手后面，所以智能手机、平板、车载设备内置的高速RAM成为了这一场速度战争的“主力武器”。

DDR内存从诞生之初在21年的时间里已经走过了5代的发展历程，公平地说，这21年的发展史就是三星电子在DRAM方面制程与工艺的进化史。对此稍有了解的人都会知道，三星电子极大地促进了芯片领域的发展与进化，使得DRAM产品在这几年的时间里实现速度上的翻倍与制程上的突破。

作为存储与处理中枢的DRAM，速度快、功耗低、容量大是最基本也是最难的需求，这21年的发展让手机等移动设备的处理能力超越传统台式设备，也让用户在这场“速度竞赛”中越来越挑剔。

2007年公布的DDR 4拥有30nm制程，1.2V运行电压，常规总线时钟频率速率在2133MT/s，“发烧”级别达到3200MT/s，这一系列在当时看来完全超越DDR3的华丽数字，直到2011年三星电子完成DDR 4 DRAM的测试和制造才得以实现。

在DDR4普及到手机、平板电脑、智能车载设备的这11年中，也是移动智能设备发展速度最快的11年，这其中DDR内存的工艺与速度改进，功不可没。

其实我在前面埋了个伏笔，为什么说DDR经过了5代的发展？这还是拜三星电子所赐，7月17日三星宣布成功开发出业内首款LPDDR5-6400内存芯片，基于10nm级（10-20nm）工艺。据悉，该LPDDR5内存芯片单颗容量8Gb（1GB），8GB容量的模组原型也做出并完成功能验证。

这颗业内首枚DDR5芯片具有怪兽级别的性能：其内存速度（针脚带宽）最高6400Mbps，是LPDDR4X 4266Mbps的1.5倍，每秒可以传送51.2GB数据。与此同时，功耗比LPDDR4X降低高达30%，主要是得益于动态调节电压、避免无效消耗、深度睡眠等技术加入。

是不是数字过于枯燥了？我来一一解释这些数字背后的意义，更重要的是，它会对你的移动终端体验有什么直接影响。

首先一个耀眼的数字就是51.2GB/s的数据传输速率，这是一个什么概念？以目前主流视频网站的高清片源标准（每部3.7GB）来说，可以一秒钟传输14部1080P电影。你可能会质疑如此高速的意义在哪里？对于移动设备来说，5G网络标准已经迫在眉睫，目前公布的5G草案下行速率为20Gbps，可以看出在网络环境理想的情况下，DDR5每秒处理能力相较5G传输速率来说有着20多倍的冗余，面对5G的高带宽更加得心应手。因此我们可以说DDR5几乎是5G时代移动设备的标配，否则会成为木桶的短板。

再说功耗降低，我们知道随着摩尔定律的作用以及10nm工艺的启用，每一代DDR功耗的降低都是板上钉钉的事情， 但DDR5相比DDR4X降幅高达30%，已经是提升非常明显的一代了。对于手机、平板电脑这种非常看中待机续航性能的移动设备来说，其主要的节能手段就是屏幕材质的改变（例如启用OLED屏）以及板载芯片的节能，虽然我们暂时还无法量化DDR5对整机节能所起到的提升作用，但仅仅RAM这一个环节就能节省30%耗电，已经非常可观了。

这里特别要提到深度睡眠技术，我们知道RAM的角色定位就决定了它是一个需要快速反应，但同时又是极度碎片化使用的运行机制。而且智能设备的使用习惯大多是“白天密集碎片化使用，夜晚超长待机但却不关机”，在这种波峰波谷规律切换的作息当中，就需要像RAM深度睡眠以最大化节省电量消耗。

说到功耗就不能不说与之紧密相关的10nm工艺，RAM这21年的发展一如其他芯片原件一样都是在工艺不断提升基础上的演进。相比上一代30nm技术来说，10nm在工艺结构上紧凑得不是一点半点，直接带来的好处就是前面提到的能耗降低，以及SoC整体尺寸的缩小，对于机身结构寸土寸金的移动设备来说，节省的空间无疑可以留给设计师更多的发挥空间。之前有对比显示10nm相比14nm密度提高2.7倍，更不用说相比上一代30nm的密度提升程度了。

同时10nm工艺的启用也彰显了三星电子在芯片制造方面的技术实力，10nm虽然是芯片精细化道路上的必经之路，但却也是最难逾越的一道坎。目前只有少数大厂可以在10nm这个工艺上稳定出货，由于其工艺精细程度相比上代呈几何级数递增，因此工艺、工具、品控等环节的容错率也随之攀升，任何微粒物污染都有可能导致良品率的下降。但可以让人放心的是，三星电子在半导体制程方面的储备远不止于此。