5G手機(jī)中的低功耗內(nèi)存有多重要？

今年我國迎來了5G手機(jī)爆發(fā)之年。據(jù)市場調(diào)查公司分析，2020上半年我國本土5G手機(jī)品牌就已占了全球75%的份額。相信很多消費(fèi)者也在考慮是否去換一部5G手機(jī)。但是他們也是有顧慮的：5G是什么？5G手機(jī)到底能干啥？另外，一些5G手機(jī)中出現(xiàn)了一個(gè)新名詞——LPDDR5內(nèi)存，是怎么回事？

5G時(shí)代好在哪兒？

5G是第五代通信系統(tǒng)的簡稱，是從2019年開始進(jìn)入大家的視野的——2019年6月6日，工業(yè)和信息部向中國移動、中國電信、中國聯(lián)通、中國廣電四家企業(yè)頒發(fā)了基礎(chǔ)電信業(yè)務(wù)經(jīng)營許可證，批準(zhǔn)經(jīng)營“第五代數(shù)字蜂窩移動通信業(yè)務(wù)”，至此，我國正式啟動5G商用。

實(shí)際上，5G不是突然發(fā)生的，可謂水到渠成。回顧移動通信發(fā)展歷程，大約每10年更新一次，比如上世紀(jì)90年代是2G，2000年開啟3G，2010年是4G，步入2020年，當(dāng)然步入5G時(shí)代了。

那么，5G的優(yōu)勢是什么呢？5G的速率更快，可達(dá)10Gbps（10千兆比特每秒），是4G的10~100倍。有一個(gè)經(jīng)典的“5G之花”，說明了5G比4G的優(yōu)勢，可見除了速率更快之外，5G空中接口的時(shí)延更低，只有4G的1/5；峰值速率更高，是4G的20倍；移動性更快，是4G的4倍等特點(diǎn)。

實(shí)際上，手機(jī)只是5G的一部分應(yīng)用。5G主要適合三大類應(yīng)用：增強(qiáng)移動寬帶場景，低延時(shí)高可靠場景，低功耗大連接場景?？偠灾?G開啟了萬物互聯(lián)的新時(shí)代，而手機(jī)只是屬于第一種應(yīng)用——增強(qiáng)移動寬帶的場景之一，不過，是第一個(gè)也是非常重要的應(yīng)用噢。

5G手機(jī)能干什么？

5G手機(jī)屬于增強(qiáng)移動寬帶場景的應(yīng)用之一。那么，為什么要買一部5G手機(jī)呢？

最為直接的答案便是：可以極大地提升手機(jī)上網(wǎng)體驗(yàn)。因?yàn)?G有更大的吞吐量，更大容量的存儲，更大的屏幕，讓5G手機(jī)的體驗(yàn)更好。例如傳輸高清視頻、手機(jī)拍照、語音、玩游戲、人工智能等。

常言道“買新不買舊”，擁有了5G手機(jī)，就可以跟著5G發(fā)展的節(jié)奏走。在未來，5G手機(jī)還會帶來如下功能：

*智能手機(jī)的邊緣計(jì)算就能夠成為一個(gè)數(shù)據(jù)處理的樞紐，能夠支持?jǐn)?shù)據(jù)處理、人工智能并且減輕云計(jì)算的負(fù)載，使得很多云計(jì)算功能轉(zhuǎn)移到手機(jī)計(jì)算，并且能把云計(jì)算和手機(jī)的計(jì)算樞紐進(jìn)行無縫的對接和聯(lián)合。

*現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了真正的多任務(wù)處理，例如在去年的“世界移動大會”上已經(jīng)推出了可折疊屏的手機(jī)。這么大的一個(gè)手機(jī)屏幕可以同時(shí)運(yùn)行2個(gè)App，而且可以在這2個(gè)App之間非常自由復(fù)制、粘貼，就像現(xiàn)在大家在臺式電腦上的操作那樣。另外，能同時(shí)使用更多的媒介，可以一邊快速地下載高清視頻，一邊進(jìn)行流媒體播放，實(shí)現(xiàn)360°的視覺體驗(yàn)。

*說了多年的虛擬現(xiàn)實(shí)也將在手機(jī)上實(shí)現(xiàn)。用戶在看虛擬現(xiàn)實(shí)的時(shí)候能去感知、觀察，就像是看真的現(xiàn)實(shí)一樣。例如，球迷可以從體育場的各個(gè)角度去身臨其境觀看一場足球賽，而本人都不用離開他的客廳！

*游戲方面，游戲玩家可以把自己的手機(jī)當(dāng)成一個(gè)操作的樞紐，直接投屏到電視上，實(shí)現(xiàn)無縫的體驗(yàn)。

*手機(jī)上的人工智能交互會很普遍，5G帶來流暢的體驗(yàn)。

*會成為物聯(lián)網(wǎng)的中樞，可以通過手機(jī)控制物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，比如用手機(jī)控制房屋上的太陽能電池板，控制家中的空調(diào)等，手機(jī)相當(dāng)于遙控器。

硬核配置：LPDDR5內(nèi)存

在5G手機(jī)中，出現(xiàn)了一個(gè)新名詞：LPDDR5。例如小米10/Pro發(fā)布時(shí)，小米的掌門人雷軍先生稱搭載了美光科技公司的LPDDR5內(nèi)存，帶來了強(qiáng)悍的性能，例如與前代產(chǎn)品相比，數(shù)據(jù)訪問速度提升了 50%，在游戲場景下功耗降低了約 20% ！無獨(dú)有偶，此后，更多的手機(jī)廠商推出了帶LPDDR5的手機(jī)。

LPDDR5是什么？與常說的電腦上的DDR是什么關(guān)系？

LPDDR是針對RAM（運(yùn)行內(nèi)存）的低功耗DDR內(nèi)存，全稱Low Power Double Data Rate（低功耗雙倍數(shù)據(jù)速率內(nèi)存），是美國JEDEC固態(tài)技術(shù)協(xié)會面向低功耗內(nèi)存而制定的通信標(biāo)準(zhǔn)，以低功耗和小體積著稱，專門用于移動式電子產(chǎn)品。而LPDDR5就是最新的標(biāo)準(zhǔn)。

LPDDR5的標(biāo)準(zhǔn)是將以6400MT/s的速率運(yùn)行，是LPDDR4的2倍，比最接近的標(biāo)準(zhǔn)LPDDR4X快50%。

例如，當(dāng)前智能手機(jī)所需應(yīng)對的數(shù)據(jù)吞吐量正加速增長，對手機(jī)瞬時(shí)處理數(shù)據(jù)的能力（即內(nèi)存性能）提出了更高要求。如果我們看一下2020年小米10智能手機(jī)所配備的美光的LPDDR5內(nèi)存，就會發(fā)現(xiàn)其速率達(dá)到了5500Mbps，相當(dāng)于每秒可傳送44GB數(shù)據(jù)，大約為12個(gè)高清視頻文件（3.7GB/個(gè)）。CPU把需要運(yùn)算的數(shù)據(jù)調(diào)到內(nèi)存中進(jìn)行，運(yùn)算完成返回結(jié)果。內(nèi)存對手機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，高性能內(nèi)存對手機(jī)整體流暢度的提升大有裨益。

比如手機(jī)拍照，它涉及了大量的數(shù)據(jù)運(yùn)算，尤其是手機(jī)相機(jī)像素已進(jìn)入到億級的現(xiàn)在，如果內(nèi)存性能低下，傳導(dǎo)數(shù)據(jù)慢，就會造成拍照延遲；44GB/s的傳輸速率對游戲玩家來說更是巨大的利好消息；而2K 120Hz高刷新率屏幕需要很高的帶寬，想不用LPDDR5都不行。同時(shí)，LPDDR5的電壓非常低，它可以做到和其他芯片堆疊在一起，而且發(fā)熱和功耗還會進(jìn)一步降低。

根據(jù)小米用戶續(xù)航DOU測試結(jié)果看，美光的LPDDR5對比LPDDR4X續(xù)航優(yōu)勢明顯。

①綜合場景下，用戶續(xù)航提升約10%。

②在游戲（王者榮耀）場景中，省電約20%。

③在微信語音和視頻場景中，省電約10%。

為何桌面級的DDR內(nèi)存只有4，低于手機(jī)的LPDDR5？

LPDDR內(nèi)存在便攜設(shè)備的功耗占比高，因?yàn)閾?dān)負(fù)著數(shù)據(jù)吞吐這一身份的重任，因而技術(shù)的迭代對于手機(jī)性能和功耗更重要。所以相比較于DDR內(nèi)存，LPDDR內(nèi)存更容易被用戶感知。

相比之下，電腦對功耗的要求沒有那么高，也沒有那么敏感。

因此，DDR5的正式規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)今年才剛完成制定，即使標(biāo)準(zhǔn)制定完成，今年也不會看到很多搭載DDR5內(nèi)存的電腦。而LPDDR5則是今年絕大部分旗艦機(jī)型的標(biāo)配。

實(shí)際上，LPDDR和DDR之間的關(guān)系很密切，簡單來講，LPDDR是在DDR基礎(chǔ)上演化而來的，比如，LPDDR2是在DDR2基礎(chǔ)上演化而來的，依次類推。但從第四代開始，二者開始走上不同的發(fā)展道路，DDR仍然通過提高核心頻率來提升性能；而LPDDR為了獲得更低的功耗，選擇提高Prefetch預(yù)讀取位數(shù)來提升性能。具體來說，LPDDR4是用兩個(gè)16位通道組成32位總線，而DDR4卻具備原生64位通道；LPDDR4的Prefetch預(yù)讀取位數(shù)為16bit，而DDR4為8bit；這在實(shí)際運(yùn)算過程中，DDR4的性能利用率會更高，但LPDDR卻可以用更低的功耗來獲取更高的理論性能。

另外，在投入商用的先后方面，LPDDR4搶在DDR4之前登陸消費(fèi)者市場。如今，LPDDR5再次成功搶跑DDR5，在DDR5規(guī)范還沒正式確定的時(shí)候已經(jīng)完成了量產(chǎn)，LPDDR5自然也不是根據(jù)DDR5的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來，而是在LPDDR4X的基礎(chǔ)上針對移動平臺重新設(shè)計(jì)的新一代低功耗內(nèi)存規(guī)范。當(dāng)然，由于設(shè)計(jì)的不同，二者各有千秋，DDR的性能利用率會更高；LPDDR的功耗更低。

手機(jī)內(nèi)存的未來

可見，LPDDR5也是一個(gè)正常的技術(shù)迭代，就像從LPDDR3到LPDDR4，再到LPDDR4X一樣，而且今后還會有長期的發(fā)展路線圖。

技術(shù)迭代的背后，是強(qiáng)大的工藝后盾。5G時(shí)代高速傳輸速率的提升首當(dāng)其沖的會對手機(jī)內(nèi)存的讀寫速度提出更高的要求，同時(shí)因?yàn)樯漕l模組尺寸的增大，留給內(nèi)存空間的板級尺寸進(jìn)一步被壓縮，而高清視頻和高速傳輸往往意味著高存儲空間的占用，比如4G時(shí)代網(wǎng)速只能支持在線收看720P標(biāo)清的電影，差不多1.5G～6G容量之間，但是到5G時(shí)代超清或者藍(lán)光將成為可能，這時(shí)候應(yīng)用空間需要達(dá)到20-40G左右。這些全新的技術(shù)挑戰(zhàn)需要存儲器廠商更好的提升存儲容量密度和讀取速度。

提升存儲密度最好的辦法是采用更為先進(jìn)的工藝，例如美光在LPDDR5產(chǎn)品中采用了目前存儲芯片制程中最先進(jìn)的1Z納米的制程技術(shù)工藝。 然而1Z納米技術(shù)并不是工藝的極限，在1Z納米之后，還會有1α、1β、1γ等10納米級制造的工藝。

那么，1Y、1Z是什么意思呢？首先，20納米相當(dāng)于一根頭發(fā)絲直徑的三千分之一。在內(nèi)存工藝進(jìn)入20nm之后，由于制造難度越來越高，內(nèi)存芯片公司對工藝的定義已經(jīng)不是具體的線寬，而是分成了1X、1Y、1Z，1X工藝相當(dāng)于16~19納米、1Y相當(dāng)于14~16納米，1Z相當(dāng)于12~14納米的級別。

結(jié)語

電子產(chǎn)品的進(jìn)步是體積更小，性能更強(qiáng)，功耗更低。

手機(jī)也概莫能外。

因此小小手機(jī)，凝聚著芯片/內(nèi)存的博大硬核科技！