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2020年02月28日 | 三星首发LPDDR5——高效读写存储管理技术
2020-02-28 来源：爱集微
2020年2月12日，三星发布了新一代的旗舰Galaxy S系列手机，包括S20、S20+、S20 Ultra，同时业内首发LPDDR5内存！据三星官微介绍，相比LPDDR4x，三星LPDDR5内存带宽提升29%，相同工作速率下，LPDDR5比LPDDR4x 功耗节省 14%！
性能如此强悍的存储器，读写速度可以做到如此之快，其内部必定离不开有效的写入时钟和读取时钟的管理，而通常采用LPDDR存储芯片作为存储器的材料，这样的低功率双倍数据速率(LPDDR)同步动态随机存取存储器(SDRAM)的存储器装置通常可用于各种类型的电子设备(智能电话、平板个人计算机(PC)等)。
在LPDDR规范中，存储器装置可从存储器控制器接收与写入数据同步的写入时钟，或者可与读取数据同步地将读取时钟提供给存储器控制器，同时，这样的存储器装置的存储器系统会需要有效地管理写入时钟和读取时钟的占空比误差。
如何有效的管理这个占空比误差呢？三星在19年1月2日申请了一项名为“调节占空比的存储器装置和具有存储器装置的存储器系统”的发明专利（申请号：201910001529.8），申请人为三星电子株式会社。
根据目前公开的专利材料，让我们一起来看看这项存储器是如何提高占空比的吧。
如上图所示为该专利发明的存储器装置的存储器系统框图，存储器系统10可包括存储器控制器100和存储器装置200。存储器控制器由片上系统(SoC)、应用处理器(AP)、移动AP、芯片组或一组芯片来实现，例如可以是执行存储器控制功能的半导体装置，或者是包括在AP中的组件；存储器装置由易失性存储器装置来实现，例如使用RAM、动态RAM(DRAM)或静态RAM(SRAM)来实现易失性存储器装置，或者可以使用性能更加优良的DDR、LPDDR来实现。
存储器控制器中包括占空比控制器110、占空比调节器210和占空比监视器220，占空比调节器也可被称为占空比执行器。存储器装置包括用于诸如数据写入和读取的存储操作的各种组件，例如存储单元阵列及其外围电路。
那么存储器控制器和存储装置之间是如何进行分工的呢？存储器控制器将用于数据写入和读取操作的时钟信号提供给存储器装置，因为存储器装置通过使用从存储器控制器接收的时钟信号来接收写入数据DQ，所以时钟信号可被称为写入时钟WCK。因此，可在实际数据DQ的接收或输出期间，生成并使用内部写入时钟。
此时，监视写入时钟WCK的占空比的操作可对应于监视施加到存储器装置中的各个节点的时钟信号的占空比的操作。例如，在数据写入操作期间，存储器装置可与写入时钟WCK同步地一起接收写入数据DQ和写入时钟WCK，并且存储器装置中的数据接收器可通过使用写入时钟WCK来接收或锁存写入数据DQ。从而达到灵活管理占空比误差的要求。
如上图为操作存储器装置的方法的流程图，首先，存储器装置可与存储器控制器通信，并且可从存储器控制器接收写入数据和与写入数据同步的写入时钟，以及写入命令。存储器装置可包括数据接收器和写入时钟接收器，并且数据接收器可与发送到存储器装置的写入时钟同步地接收写入数据。
其次，占空比监视器可监视由写入时钟接收器输出的写入时钟的占空比，例如写入时钟可经由存储器装置内的各种路径发送，并且占空比监视器可从一个或多个路径的节点接收写入时钟。之后由占空比监视器可生成具有数字值的监视信息，且该监视信息可被发送到存储器控制器。
最后，存储器装置可从存储器控制器接收占空比控制信号，存储器装置内的占空比调节器可响应于占空比控制信号调节写入时钟的占空比。
接下来我们再来看看这里的占空比控制器和占空比监视器是如何进行协调完成上述任务的吧。
如上图所示为存储器系统中的存储器控制器的框图，存储器控制器410可包括占空比控制器411和占空比监视器412。占空比控制器可输出用于调节写入时钟WCK的占空比的第一占空比控制信号Ctrl_W，以及用于调节读取时钟RDQS的占空比的第二占空比控制信号Ctrl_R。
存储器控制器可从存储器装置420接收读取数据DQ和与读取数据DQ同步的读取时钟RDQS，并且可与读取时钟RDQS同步地锁存读取数据DQ。占空比控制器可通过使用来自存储器装置的第二监视信息D_Info_R和来自占空比监视器的第三监视信息Res_Mor，生成第二占空比控制信号Ctrl_R。
经过占空比控制器和占空比监视器如此的相互信号传送，就可以实时监督占空比控制器的信号发送节奏了，从而可以精准的完成占空比控制，减少占空比误差。
以上就是三星发明的存储器占空比调节装置和系统，通过合理的设计和智能的方案，利用控制器、监视器、调节器三者的互相配合，从而减少了占空比误差，提高了系统性能。三星在存储器行业的地位可以说是无人可以撼动，其LPDDR技术的研发和生产上一直都处于世界一流水平，也正是这样的原因，产品和技术互相推动，才能够不断的向前发展！
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