开篇

谈DDR和LPDDR肯定必须先聊一下存储介质DRAM，动态随机存储器（DRAM）和静态随机存储器（SRAM）同属于易失性存储器，在断电状态下数据会丢失。两者因结构不同，其应用场景有很大的不同。SRAM读写速度快，制造成本高，常用于对容量要求较小的高速缓冲存储器，如CPU一级、二级缓存等。DRAM则是我们常说的内存。

DRAM竞争格局历经洗牌，现阶段韩国三星、海力士和美光三大寡头垄断市场，TOP3市占率超过95%。其实DRAM最早是由IBM发明，然后由英特尔（后转型CPU）发扬光大，70年代英特尔一度是全球DRAM寡头，后续随半导体产业转移以及日本和韩国政府先后以政府名义号召和大力支持下参与DRAM先进制程竞赛，日本也曾一度超过美国成为DRAM全球最大的制造国，直到被韩国三星、海力士取代。

DDR SDRAM(简称 DRAM)通过在双列直插式存储模块 (DIMM) 或分立式 DRAM 解决方案中提供密集、高性能和低功耗的存储器解决方案，以满足此类存储器要求。JEDEC 定义并开发了以下三种 DRAM 标准类别，帮助设计人员满足目标应用的功耗、性能和规格要求：

1.标准DDR面向服务器、云计算、网络、笔记本电脑、台式机和消费类应用，支持更宽的通道宽度、更高的密度和不同的形状尺寸。

2. 移动DDR面向移动和汽车这些对规格和功耗非常敏感的领域，提供更窄的通道宽度和多种低功耗运行状态，所以也被称为LPDDR, mDDR。

3. 图形 DDR 面向需要极高吞吐量的数据密集型应用程序，例如图形相关应用程序、数据中心加速和 AI。图形 DDR (GDDR) 和高带宽存储器 (HBM) 是这一类型的标准。本文不多做分析。

上述三种 DRAM 类别使用相同的 DRAM 阵列进行存储，以电容器作为基本存储元件。但是，每个类别都提供独特的架构功能，旨在最好地满足目标应用程序的要求。

DDR的演进历史

标准 DDR DRAM （后简称DDR）在企业服务器、数据中心、笔记本电脑、台式机和消费类应用等应用领域随处可见，可提供高密度和高性能。从目前的数据看DDR4 依旧是这一类别中最常用的标准，与其前代产品 DDR3 和 DDR3L(DDR3 的低功耗版本)相比具有多项性能优势。 DDR5也于2022年正式商业化，2023年预测将成为主流。

小编就不走技术和数据流来解释DDR的发展历史啦，更多的从需求矛盾和使用场景来聊聊。

在之前单核心和多核心时代，人们只需要不断地提升内存的数据传输带宽就能够提升CPU获取数据的能力。不过随着CPU内核数量继续保持上升趋势，CPU尤其是单个CPU核心的数据获取能力难以增长，甚至陷入了停滞的地步。

从美光科技公开的资料显示，2000年到2019年，内存带宽大幅度提升，从约1GB/s迅速提升至目前的接近200GB/s，但这仍赶不上处理器核心数量大幅度提升。从早期的单核心、双核，到目前一个系统中最高可以超过60个处理器核心，在超多核心处理器的系统中，每个处理器内核的可用带宽是严重不足的，DRAM带宽迫切需要改善。

对于行业客户，从2014年使用至今的DDR4内存正面临着来自密集数据计算和企业数据中心越来越庞大的性能与容量压力。企业只能通过购置更多服务器和端口来缓解这一压力。相较DDR4内存，DDR5内存在带宽上实现翻倍提升，在容量上更是达到DDR4标准的4倍，LRDIMM最大容量甚至可以达到2TB，搭配多通道的多路服务器，将在未来极大缓解行业客户的服务器压力.对于消费级市场，随着处理器性能的提升，高频率内存以及大容量内存的需求正在逐年增加。高分辨率游戏、高分辨率影视作品让程序消耗的内存越来越大，多线操作高效率的使用习惯使同时运行的程序增多。回望5年前，4GB x 2的内存已是标配，现在8GB x 2内存都已略显落后，16GB x 2的内存套装销量更是在逐年增长。

LPDDR的演进历史

LPDDR是在DDR的基础上多了LP（Low Power）前缀，又称为mDDR（Mobile DDR SDRAM），拥有比同代DDR内存更低的功耗和更小的体积，该类型芯片主要应用于移动式电子产品等低功耗设备上，LPDDR4/4X,LPDDR5已经占据了绝大多数手机市场，2022年12月初，随着搭载骁龙8 Gen2和天玑9200主芯片的安卓手机面世，LPDDR5X也已经正式商业化。

LPDDR4的全新架构可以说是为移动计算打牢基础。移动设备中的高清视频、高清摄影等功能逐渐成熟后，对内存带宽提出了极高的要求，这是之前LPDDR3以及其相关架构难以做到的。因此，JEDEC需要一种全新架构的产品来满足移动计算的需求并继续在能耗和带宽方面进行平衡，自此以后与移动计算强绑定的LPDDR4诞生了。

LPDDR的低功耗设计中值得一提的是自LPDDR4X以后的IO电压有别于存储部分电压，LPDDR4X是LPDDR4的技术扩展版本，LPDDR4X除了在频率、性能上有所加强外，还带来了进一步的功耗节省设计。在新的规范中，LPDDR4X IO部分的电压从1.1v 降低至0.6V，数据存储部分的电压维持不变。

DDR和LPDDR的渊源

LPDDR内存是由DDR内存演化而来，由于LPDDR的使用场景更接近于DDR，所以LPDDR的发展过程和DDR有较大的交集。09年出现LPDDR直到2013年的LPDDR3，可以说一直追随着大哥的脚步。值得注意的是，到了LPDDR3时代，LPDDR3以其不错的性能和更加优秀的能耗比，开始被Mac Book air在内的笔记本平台所采用。后续随着智能手机等移动平台愈发旺盛的市场和性能需求，LPDDR4 开始按照自己的应用场景需求建立起自己的规范体系。

自此开始LPDDR与DDR分道扬镳，由于大幅度更新了内部架构，因此LPDDR4整体效能表现更为出色。从图3可以看出，同时期的LPDDR似乎无论是带宽还是功耗，都强于DDR，为什么DDR类的应用不直接采用LPDDR呢？以LPDDR4和DDR4 为例，其一是DDR4内存的位宽更大，单条内存能够实现的带宽更高，比如搭配桌面级CPU 128bit 通道，DDR4仅需要2根，而LPDDR4 需要4根；第二点更重要，LPDDR通过降低电压等手段实现了低功耗，代价是更高的延迟值，对现代高频率CPU来说，尤其是桌面CPU频率接近5GHz的情况下，更高的延迟值将会严重影响CPU的性能发挥。因此，一般情况下，同代LPDDR内存是要弱于同时代的DDR内存的，其核心原因就是它的带宽更低、延迟值更高。

DDR IP市场规模

近年来，云计算、5G、物联网、人工智能等行业的快速发展，大大增加了对内存的需求。作为内存技术的关键模块，DDR PHY的市场需求也在快速增长作为重要的接口IP，DDR IP具有强大的市场需求。根据IP nest的预测，从2015年到2024年，全球接口IP将保持16%的年均复合增长率。未来几年，DDR IP将继续保持五类接口IP（USB、PCIe、DDR、D2D&Ethernet、Mipi）的前三名市场份额。

在DDR类IP市场中，国际厂商占据了较高的市场份额，主要原因是DDR PHY的技术门槛很高，因此要实现这种PHY的突破并不容易。奎芯科技自21年成立之初就组建了专门的团队设计DDR类接口IP，以军哥为首的研发团队即便有丰富的经验，仍经历了一年半时间的持续研发和创新，奎芯科技LPDDR 4X PHY IP在今年2月在台积电成功流片。但是奎芯研发团队知道作为一个半导体IP行业的新玩家，研发追赶的步伐片刻不能停歇，在经历过4X项目的历练之后，奎芯LPDDR 5X项目也如火如荼的进行中。