5G手機中的低功耗內(nèi)存有多重要？

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

5G時代好在哪兒？

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)了基礎電信業(yè)務經(jīng)營許可證，批準經(jīng)營“第五代數(shù)字蜂窩移動通信業(yè)務”，至此，我國正式啟動5G商用。

實際上，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90年代是2G，2000年開啟3G，2010年是4G，步入2020年，當然步入5G時代了。

那么，5G的優(yōu)勢是什么呢？5G的速率更快，可達10Gbps（10千兆比特每秒），是4G的10~100倍。有一個經(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。

實際上，手機只是5G的一部分應用。5G主要適合三大類應用：增強移動寬帶場景，低延時高可靠場景，低功耗大連接場景。總而言之，5G開啟了萬物互聯(lián)的新時代，而手機只是屬于第一種應用——增強移動寬帶的場景之一，不過，是第一個也是非常重要的應用噢。

5G手機能干什么？

5G手機屬于增強移動寬帶場景的應用之一。那么，為什么要買一部5G手機呢？

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

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

*智能手機的邊緣計算就能夠成為一個數(shù)據(jù)處理的樞紐，能夠支持數(shù)據(jù)處理、人工智能并且減輕云計算的負載，使得很多云計算功能轉移到手機計算，并且能把云計算和手機的計算樞紐進行無縫的對接和聯(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。這么大的一個手機屏幕可以同時運行2個App，而且可以在這2個App之間非常自由復制、粘貼，就像現(xiàn)在大家在臺式電腦上的操作那樣。另外，能同時使用更多的媒介，可以一邊快速地下載高清視頻，一邊進行流媒體播放，實現(xiàn)360°的視覺體驗。

*說了多年的虛擬現(xiàn)實也將在手機上實現(xiàn)。用戶在看虛擬現(xiàn)實的時候能去感知、觀察，就像是看真的現(xiàn)實一樣。例如，球迷可以從體育場的各個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當成一個操作的樞紐，直接投屏到電視上，實現(xiàn)無縫的體驗。

*手機上的人工智能交互會很普遍，5G帶來流暢的體驗。

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

硬核配置：LPDDR5內(nèi)存

在5G手機中，出現(xiàn)了一個新名詞：LPDDR5。例如小米10/Pro發(fā)布時，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% ！無獨有偶，此后，更多的手機廠商推出了帶LPDDR5的手機。

LPDDR5是什么？與常說的電腦上的DDR是什么關系？

LPDDR是針對RAM（運行內(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)技術協(xié)會面向低功耗內(nèi)存而制定的通信標準，以低功耗和小體積著稱，專門用于移動式電子產(chǎn)品。而LPDDR5就是最新的標準。

LPDDR5的標準是將以6400MT/s的速率運行，是LPDDR4的2倍，比最接近的標準LPDDR4X快50%。

例如，當前智能手機所需應對的數(shù)據(jù)吞吐量正加速增長，對手機瞬時處理數(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智能手機所配備的美光的LPDDR5內(nèi)存，就會發(fā)現(xiàn)其速率達到了5500Mbps，相當于每秒可傳送44GB數(shù)據(jù)，大約為12個高清視頻文件（3.7GB/個）。CPU把需要運算的數(shù)據(jù)調(diào)到內(nèi)存中進行，運算完成返回結果。內(nèi)存對手機的穩(wěn)定運行至關重要，高性能內(nèi)存對手機整體流暢度的提升大有裨益。

比如手機拍照，它涉及了大量的數(shù)據(jù)運算，尤其是手機相機像素已進入到億級的現(xiàn)在，如果內(nèi)存性能低下，傳導數(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，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)熱和功耗還會進一步降低。

根據(jù)小米用戶續(xù)航DOU測試結果看，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，低于手機的LPDDR5？

LPDDR內(nèi)存在便攜設備的功耗占比高，因為擔負著數(shù)據(jù)吞吐這一身份的重任，因而技術的迭代對于手機性能和功耗更重要。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)范標準今年才剛完成制定，即使標準制定完成，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型的標配。

實際上，LPDDR和DDR之間的關系很密切，簡單來講，LPDDR是在DDR基礎上演化而來的，比如，LPDDR2是在DDR2基礎上演化而來的，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預讀取位數(shù)來提升性能。具體來說，LPDDR4是用兩個16位通道組成32位總線，而DDR4卻具備原生64位通道；LPDDR4的Prefetch預讀取位數(shù)為16bit，而DDR4為8bit；這在實際運算過程中，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候已經(jīng)完成了量產(chǎn)，LPDDR5自然也不是根據(jù)DDR5的基礎上改進而來，而是在LPDDR4X的基礎上針對移動平臺重新設計的新一代低功耗內(nèi)存規(guī)范。當然，由于設計的不同，二者各有千秋，DDR的性能利用率會更高；LPDDR的功耗更低。

手機內(nèi)存的未來

可見，LPDDR5也是一個正常的技術迭代，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。

技術迭代的背后，是強大的工藝后盾。5G時代高速傳輸速率的提升首當其沖的會對手機內(nèi)存的讀寫速度提出更高的要求，同時因為射頻模組尺寸的增大，留給內(nèi)存空間的板級尺寸進一步被壓縮，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時代網(wǎng)速只能支持在線收看720P標清的電影，差不多1.5G～6G容量之間，但是到5G時代超清或者藍光將成為可能，這時候應用空間需要達到20-40G左右。這些全新的技術挑戰(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的1Z納米的制程技術工藝。 然而1Z納米技術并不是工藝的極限，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納米相當于一根頭發(fā)絲直徑的三千分之一。在內(nèi)存工藝進入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工藝相當于16~19納米、1Y相當于14~16納米，1Z相當于12~14納米的級別。

結語

電子產(chǎn)品的進步是體積更小，性能更強，功耗更低。

手機也概莫能外。

因此小小手機，凝聚著芯片/內(nèi)存的博大硬核科技！