DDR内存知识

内存是一种半导体

本质上，内存芯片和CPU、GPU等处理器芯片一样，都是一种半导体芯片，成分都是硅。

一个芯片制造过程大致分为：拉单晶，切片，磨片，抛光，增层，光刻，掺杂，热处理，针测，划片。

晶圆（wafer）：制作半导体电路所用的硅晶片，原始材料为硅。高纯度多晶硅溶解以后慢慢拉出，形成柱形单晶硅，硅晶棒经过研磨、抛光、切片以后形成硅晶圆片，也就是晶圆（直径10 inches左右）。

Die：wafer被切割成的小块。Die是硅片中的很小的一个单位，包含了单个芯片的完整设计。Die经过封装形成颗粒（内存颗粒，memory chip）。

Cell：比die更小的单位。

同步动态随机存储器（SDRAM）

SDRAM（Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步动态随机存储器），目前基本上所有的DRAM都是这种类型。

目前SDRAM经历不同迭代：第一代（SDR SDRAM）、第二代（DDR SDRAM）、第三代（DDR2 SDRAM）、第四代（DDR3 SDRAM）、第五代（DDR4 SDRAM）等。

SDR SDRAM（single data rate SDRAM，单速率同步动态随机存储器）：采用单端（single-ended）始终信号，只在时钟信号的上升沿进行数据传输。

DDR SDRAM（double data rate SDRAM，双倍速率同步动态存储器）：主要的改变是在数据传输时，在时钟信号的上升沿和下降沿均可进行数据处理，使得数据传输率达到同等频率的SDR（single data rate）的2倍。对于寻址与控制信号则与SDR相同，仅在时钟上升沿传送。

DDRx随着每一代的更新，传输速率基本上加倍，不过对底层的存储芯片的频率没有这样的提升速率，所以通过双沿传输（相较于SDR）和预取。DDRx传输速率的加倍基本来自于预取宽度的加倍。这篇博客有介绍

DRAM结构

SIMM和DIMM

在内存的早期时代，内存颗粒是直接焊接在主板上的，叫做DIP（Dual In-line Package）。随着内存的发展，内存颗粒被焊接封装在电路板上，然后通过模块化的插在主板上。SIMM（Single Inline Memory Module）和（Dual Inline Memory Module）是两种不同的封装形式。SIMM内存条通过“金手指”与主板相连，两侧的“金手指”提供相同的信号，所以某种程度上其实也可只是单侧有“金手指”；DIMM内存条两侧的“金手指”提供不同的信号。

Channel，DIMM，Rank，Chip，和bank之间的关系

DRAM 结构层级

从大到小：Channel > DIMM > Rank > Chip > bank > row/column。CPU支持单通道或多通道（channel），每个通道上可以插一个或多个DIMM内存条（内存模块）。现在的内存DIMM内存模块位宽通常是64 bits，而一个内存颗粒（chip）通常没有这个大，通常为8 bits，所以需要8个内存颗粒组成一组（rank）。这个图很清晰的表示了DRAM的结构。

内存的工作原理相当复杂，先整理一下结构，对DDR有一个简单的认识，后面需要了解工作原理在整理一下工作原理，包括如何存取数据，地址线，数据线，控制线之间如果规定和作用等等。

Reference

DDR技术基础

DDR的Controller、Channel、Chip、Rank、Bank、Row、Column、Sided

Heterogeneous CPU/ (GP) GPU Memory Hierarchy Analysis and Optimization

深入浅出DDR系列(一)–DDR原理篇

深入浅出DDR系列(二)–DDR工作原理

内存的接口类型：金手指、内存插槽、SIMM、DIMM、RIMM

DRAM channel＞DIMM＞rank＞chip＞bank＞row/column