Už loni na jaře jsme měli docela rozsáhlé informace o tom, co přinese nová generace operačních pamětí pro notebooky a mobilní zařízení LPDDR6. Ta teď vychází oficiálně, vývoj byl dokončen a nastává fáze, kdy se bude chystat výroba těchto čipů a první mobilní SoC a posléze PC procesory, které na ní přejdou. LPDDR6 by ale teoreticky mohla být důležitá už i pro desktopové počítače. Může se totiž stát, že i v desktopu nahradí dnešní DDR5.
Vysoká frekvence, ale i větší šířka
LPDDR6 přinese další – a velké – navýšení propustností paměti díky výrazně vyšším „efektivním“ frekvencím použitým pro komunikaci mezi řadičem v procesoru a samotnou DRAM. Tento standard bude začínat na LPDDR6–10667 (tedy efektivní frekvencí odpovídající 10 667 MHz) a jako maximum je prozatím předpokládána LPDDR6–14400 (efektivní frekvence 14 400 MHz). Ovšem v předchozích generacích pak přišlo ještě rozšíření o vyšší frekvence (LPDDR4X, LPDDR5X), což se může stát i zde, takže technologie pak dosáhne ještě výš.
Zřejmě největší změnou LPDDR6 je to, co už prosáklo dříve – odklon od dříve standardní šířky kanálů. Ta se vždy odvozovala od 64bitové šířky paměťového rozhraní v PC (64 bitů, v případě dvoukanálových pamětí jde o dvojici takových rozhraní). Paměti LPDDR mívaly poloviční 32bitové rozhraní (pro notebook typicky byly třeba aspoň čtyři čipy) a LPDDR5 má 32bitové rozhraní, ale rozdělené na dva subkanály o šířce 16 bitů.
LPDDR6 má netypicky 48bitové rozhraní, opět tvořené dvěma 24bitovými subkanály pro větší flexibilitu. To na první pohled vypadá jako něco, co nebude k obvyklým procesorům sedět a vynutí si všelijaké změny. Ovšem návrh paměti LPDDR6 využívá toho, že data se z paměti vždy čtou v „dávkách“ (burstech). LPDDR6 současně s šířkou kanálů zvýší o 50 % také délku této dávky z 8 na 12. Čtení z 24bitového subkanálu tedy bude vracet 288 bitů. Z těch 32 bitů využito pro různá metadata a zbývá 256 bitů (32 bajtů) pro data, což už je kulaté číslo kompatibilní s tradičními šířkami pamětí. LPDDR6 tak zachová granularitu přístupu k datům v paměti 32 B, 64 B a tak dále.
Díky o 50 % širšímu kanálu se ale výrazně zvýší propustnost, i přestože část bitů nebude použitá pro data. Procesory, které dnes typicky mají 128 bitové pamětí, by asi typicky mohly používat 192bitovou šířku (u modulů LPCAMM se předpokládá šířka 192 bitů), takže to vlastně bude podobné, jako by měly tříkanálové paměti v obvyklé terminologii PC (ta už ale není moc vhodná, například u DDR5 už nemá smysl, protože 128bitové dvoukanálové paměti jsou technicky vzato čtyřkanálové a tak podobně).
Dvakrát nebo dokonce třikrát lepší propustnost proti nejvýkonnějším desktopům dneška
LPDDR6 tak proti dnešním pamětem navýší propustnost jak frekvencí, tak šířkou. Jeden 24bitový čip by měl podle frekvence dodávat teoretickou propustnost od 28,5 GB/s (LPDDR6–10667) do 38,4 GB/s (LPDDR6–14400). Notebookový procesor se 192bitovou pamětí bude tedy mít k dispozici propustnost 228 GB/s až 307,2 GB/s, což by mohlo dovolit hodně dobrý výkon integrovaným grafikám, propustnosti jsou to dvojnásobné proti LPDDR5X i proti nejrychlejším dnešním modulům DDR5.
Plánované parametry modulů LPCAMM2 na bázi LPDDR6
LPDDR6–14400 se 192bitovým rozhraním by měla mít stejnou propustnost, jako paměti DDR5–9600, pokud by měly „čtyřkanálové“ (256bitové) zapojením HEDT platformy nebo 512bitová osmikanálová DDR5–4800 v serveru. Ovšem při nesrovnatelně nižší spotřebě, která u těchto výkonnějších pamětí typu DDR je v kombinaci se spotřebou řadiče značná. Běžná PC mají ovšem šířku jen 128 bitů a nadto taky většinou nižší efektivní frekvenci DDR5, takže 192bitová LPDDR6 by je deklasovala o 100 % i na nižší frekvenci LPDDR6–10667. Například DDR5–6400 má při 128bitové šířce (což je případ procesorů Intel Core a AMD Ryzen) propustnost jen 102,4 GB/s. LPDDR6–14400 s 307,2 GB/s by už dokonce dosáhla třikrát vyšší teoretické propustnosti než DDR5–6400, ovšem tyto vyšší rychlosti asi přijdou až o pár let později.
Možnost ECC
Oněch zbylých 32 bitů v 288bitové přenosové dávce by mělo umožňovat to, aby paměti LPDDR6 podporovaly ochranu ECC v kombinaci s on-die ECC, která je již přítomná na úrovni samotných čipů. Pomocné bity paměťové sběrnice umožní komunikovat chyby na čipech paměťovému řadiči a také požívat ochranu ECC i pro data přenášená mezi čipy RAM a paměťovým řadičem (link protection) – což je schopnost, která u běžné DDR5 chybí a degraduje tak její schopnosti ECC skoro na úroveň běžných modulů bez ECC (bez toho, aby o chybách věděl procesor a dokázal je detekovat nebo opravit při přenosech, není ECC skutečně funkční). LPDDR6 také podporuje ochranu příkazů řídící komunikace pomocí parity, dále scrubbing a dokonce i schopnost self-testu přímo zabudovanou do samotných paměťových čipů.
Zatím ovšem není úplně jasné, jak univerzálně bude tato forma ECC u LPDDR6 používána. Standard pro ni sice poskytuje podporu, ale zda ji řadiče pamětí a paměti samotné budou vždy implementovat, to teprve uvidíme.
Modul LPCAMM2 od Micronu
LPDDR6 se jako vždy soustředí i na různá vylepšení, která mají snížit spotřebu a zlepšit energetickou efektivitu, jelikož primárním cílem této technologie jsou telefony a notebooky. LPDDR6 bude podporovat jak aktivní, tak částečné obnovování obsahu buněk DRAM, dynamické ovládání terminace signálu a další úpravy. LPDDR6 bude používat nižší napětí než LPDDR5(X) a současně také podporuje dynamickou změnu frekvence a napětí (DVFSL).
Procesor také může během nečinnosti a nízké zátěže odstavit polovinu subkanálů jednotlivých čipů (tzv. Dynamic Efficiency Mode) a využívat jen polovinu propustnosti pamětí tehdy, když běžící aplikace víc nepotřebuje. Na oplátku se tím sníží spotřeba.
Příští rok v mobilech
Standard LPDDR6 byl teď vydán konsorciem JEDEC, které ho vyvinulo. Podporu mu už vyjádřili výrobci pamětí (Hynix, Samsung, Micron), kteří by všichni měli tyto paměti vyrábět. Firmy Cadence a Synopsys už oznámily, že budou poskytovat IP potřebné k implementaci řadiče a PHY pro LPDDR6 do procesorů a jiných čipů.
Zatím se k podpoře nevyjádřili výrobci procesorů pro PC, ale to bude tím, že u nich nebývá zvykem ohlašovat takové věci dříve, než samotné produkty, které technologii používají. Bohužel tak ještě nevíme, v kterých generacích procesorů se LPDDR6 dá poprvé čekat. MediaTek a Qualcomm se přidali k tiskové zprávě JEDECu, ale také neříkají, které SoC budou tyto paměti používat. V Arm procesorech se nejspíše tato paměť ale objeví nejdříve. Uvidíme, zda ji nebudou používat už třeba některé čipy pro mobily v příštím roce.
Nasazení v desktopech?
Objevují se ale i náznaky, že by se LPDDR6 mohla rozšířit v osobních počítačích už nejen v noteboocích. Vývoj paměťových modulů typu CAMM (zde přesněji LPCAMM) by měl umožnit použití LPDDR6 v desktopových počítačích včetně herních. Přineslo by to snížení jejich spotřeby a energetické efektivity, která by se mohla přiblížit procesorům pro notebooky. A zároveň onu výrazně zvýšenou propustnost.
Několik posledních let platí, že notebooky s LPDDR mají paradoxně vyšší propustnost RAM než desktopová PC se soudobou pamětí typu DDR a je pravděpodobné, že u LPDDR6 se nůžky rozevřou ještě víc. Dávalo by tedy smysl přejít v desktopu na LPDDR6 a je možné, že v příští generaci už DDR6 bude používána jen v serverech, kde se využije její schopnost dosahovat vyšších kapacit pomocí registered modulů.
Ani tento potenciální přechod zatím ale není potvrzený. Není jasné, kdy by se případně mohly paměti LPDDR6 objevit. Kandidátem by mohly být třeba procesory AMD architektury Zen 7, u nichž se očekává přechod na nový socket AM6. U Intelu už víme, že platforma LGA 1954 s procesory Nova Lake (v roce 2026) bude stále používat DDR5, což asi bude zachováno i u dalších procesorů pro stejný socket. LPDDR6 by tak mohla být nasazena až někdy poté.
Zdroje: JEDEC, Tom’s Hardware
