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这也就是DDR的核心频率很难突破275MHZ的原因。

而DDR2内存均采用FBGA封装形式。

不同于目前广泛应用的TSOP封装形式,FBGA封装提供了更好的电气性能与散热性,为DDR2内存的稳定工作与未来频率的发展提供了良好的保障。

DDR2内存采用1.8V电压,相对于DDR标准的2.5V,降低了不少,从而提供了明显的更小的功耗与更小的发热量,这一点的变化是意义重大的。

DDR2采用的新技术:

除了以上所说的区别外,DDR2还引入了三项新的技术,它们是OCD、ODT和PostCAS。

OCD(Off-ChipDriver):

也就是所谓的离线驱动调整,DDRII通过OCD可以提高信号的完整性。

DDR

II通过调整上拉(pull-up)/下拉(pull-down)的电阻值使两者电压相等。

使用OCD通过减少DQ-DQS的倾斜来提高信号的完整性;

通过控制电压来提高信号品质。

ODT:

ODT是内建核心的终结电阻器。

我们知道使用DDR

SDRAM的主板上面为了防止数据线终端反射信号需要大量的终结电阻。

它大大增加了主板的制造成本。

实际上,不同的内存模组对终结电路的要求是不一样的,终结电阻的大小决定了数据线的信号比和反射率,终结电阻小则数据线信号反射低但是信噪比也较低;

终结电阻高,则数据线的信噪比高,但是信号反射也会增加。

因此主板上的终结电阻并不能非常好的匹配内存模组,还会在一定程度上影响信号品质。

DDR2可以根据自已的特点内建合适的终结电阻,这样可以保证最佳的信号波形。

使用DDR2不但可以降低主板成本,还得到了最佳的信号品质,这是DDR不能比拟的。

PostCAS:

它是为了提高DDRII内存的利用效率而设定的。

在Post

CAS操作中,CAS信号(读写/命令)能够被插到RAS信号后面的一个时钟周期,CAS命令可以在附加延迟(Additive

Latency)后面保持有效。

原来的tRCD(RAS到CAS和延迟)被AL(Additive

Latency)所取代,AL可以在0,1,2,3,4中进行设置。

由于CAS信号放在了RAS信号后面一个时钟周期,因此ACT和CAS信号永远也不会产生碰撞冲突。

总的来说,DDR2采用了诸多的新技术,改善了DDR的诸多不足,虽然它目前有成本高、延迟慢能诸多不足,但相信随着技术的不断提高和完善,这些问题终将得到解决

接口类型

  接口类型是根据内存条金手指上导电触片的数量来划分的,金手指上的导电触片也习惯称为针脚数(Pin)。

因为不同的内存采用的接口类型各不相同,而每种接口类型所采用的针脚数各不相同。

笔记本内存一般采用144Pin、200Pin接口;

台式机内存则基本使用168Pin和184Pin接口。

对应于内存所采用的不同的针脚数,内存插槽类型也各不相同。

目前台式机系统主要有SIMM、DIMM和RIMM三种类型的内存插槽,而笔记本内存插槽则是在SIMM和DIMM插槽基础上发展而来,基本原理并没有变化,只是在针脚数上略有改变。

金手指

  金手指(connecting

finger)是内存条上与内存插槽之间的连接部件,所有的信号都是通过金手指进行传送的。

金手指由众多金黄色的导电触片组成,因其表面镀金而且导电触片排列如手指状,所以称为“金手指”。

金手指实际上是在覆铜板上通过特殊工艺再覆上一层金,因为金的抗氧化性极强,而且传导性也很强。

不过因为金昂贵的价格,目前较多的内存都采用镀锡来代替,从上个世纪90年代开始锡材料就开始普及,目前主板、内存和显卡等设备的“金手指”几乎都是采用的锡材料,只有部分高性能服务器/工作站的配件接触点才会继续采用镀金的做法,价格自然不菲。

内存金手指

  内存处理单元的所有数据流、电子流正是通过金手指与内存插槽的接触与PC系统进行交换,是内存的输出输入端口,因此其制作工艺对于内存连接显得相当重要。

内存插槽

  最初的计算机系统通过单独的芯片安装内存,那时内存芯片都采用DIP(Dualln-line

Package,双列直插式封装)封装,DIP芯片是通过安装在插在总线插槽里的内存卡与系统连接,此时还没有正式的内存插槽。

DIP芯片有个最大的问题就在于安装起来很麻烦,而且随着时间的增加,由于系统温度的反复变化,它会逐渐从插槽里偏移出来。

随着每日频繁的计算机启动和关闭,芯片不断被加热和冷却,慢慢地芯片会偏离出插槽。

最终导致接触不好,产生内存错误。

  早期还有另外一种方法是把内存芯片直接焊接在主板或扩展卡里,这样有效避免了DIP芯片偏离的问题,但无法再对内存容量进行扩展,而且如果一个芯片发生损坏,整个系统都将不能使用,只能重新焊接一个芯片或更换包含坏芯片的主板,此种方法付出的代价较大,也极为不方便。

  对于内存存储器,大多数现代的系统都已采用单内联内存模块(SingleInlineMemoryModule,SIMM)或双内联内存模块(DualInlineMemory,DIMM)来替代单个内存芯片。

这些小板卡插入到主板或内存卡上的特殊连接器里。

DIMM与SIMM相当类似,不同的只是DIMM的金手指两端不像SIMM那样是互通的,它们各自独立传输信号,因此可以满足更多数据信号的传送需要。

同样采用DIMM,SDRAM的接口与DDR内存的接口也略有不同,SDRAMDIMM为168PinDIMM结构,金手指每面为84Pin,金手指上有两个卡口,用来避免插入插槽时,错误将内存反向插入而导致烧毁;

DDRDIMM则采用184PinDIMM结构,金手指每面有92Pin,金手指上只有一个卡口。

卡口数量的不同,是二者最为明显的区别。

DDR2DIMM为240pinDIMM结构,金手指每面有120Pin,与DDRDIMM一样金手指上也只有一个卡口,但是卡口的位置与DDRDIMM稍微有一些不同,因此DDR内存是插不进DDR2DIMM的,同理DDR2内存也是插不进DDRDIMM的,因此在一些同时具有DDRDIMM和DDR2DIMM的主板上,不会出现将内存插错插槽的问题。

不同针脚DIMM接口对比

  为了满足笔记本电脑对内存尺寸的要求,SO-DIMM(SmallOutlineDIMM

Module)也开发了出来,它的尺寸比标准的DIMM要小很多,而且引脚数也不相同。

同样SO-DIMM也根据SDRAM和DDR内存规格不同而不同,SDRAM的SO-DIMM只有144pin引脚,而DDR的SO-DIMM拥有200pin引脚。

此外笔记本内存还有MicroDIMM和Mini

RegisteredDIMM两种接口。

MicroDIMM接口的DDR为172pin,DDR2为214pin;

Mini

RegisteredDIMM接口为244pin,主要用于DDR2内存。

  RIMM是Rambus公司生产的RDRAM内存所采用的接口类型,RIMM内存与DIMM的外型尺寸差不多,金手指同样也是双面的。

RIMM有也184

Pin的针脚,在金手指的中间部分有两个靠的很近的卡口。

RIMM非ECC版有16位数据宽度,ECC版则都是18位宽。

由于RDRAM内存较高的价格,此类内存在DIY市场很少见到,RIMM接口也就难得一见了。

RDRAM内存

内存容量是指该内存条的存储容量,是内存条的关键性参数。

内存容量以MB作为单位,可以简写为M。

内存的容量一般都是2的整次方倍,比如64MB、128MB、256MB等,一般而言,内存容量越大越有利于系统的运行。

目前台式机中主流采用的内存容量为256MB或512MB,64MB、128MB的内存已较少采用。

系统对内存的识别是以Byte(字节)为单位,每个字节由8位二进制数组成,即8bit(比特,也称“位”)。

按照计算机的二进制方式,1Byte=8bit;

1KB=1024Byte;

1MB=1024KB;

1GB=1024MB;

1TB=1024GB。

系统中内存的数量等于插在主板内存插槽上所有内存条容量的总和,内存容量的上限一般由主板芯片组和内存插槽决定。

不同主板芯片组可以支持的容量不同,比如Inlel的810和815系列芯片组最高支持512MB内存,多余的部分无法识别。

目前多数芯片组可以支持到2GB以上的内存。

此外主板内存插槽的数量也会对内存容量造成限制,比如使用128MB一条的内存,主板由两个内存插槽,最高可以使用256MB内存。

因此在选择内存时要考虑主板内存插槽数量,并且可能需要考虑将来有升级的余地。

内存电压

  内存正常工作所需要的电压值,不同类型的内存电压也不同,但各自均有自己的规格,超出其规格,容易造成内存损坏。

SDRAM内存一般工作电压都在3.3伏左右,上下浮动额度不超过0.3伏;

SDRAM内存一般工作电压都在2.5伏左右,上下浮动额度不超过0.2伏;

而DDR2

SDRAM内存的工作电压一般在1.8V左右。

具体到每种品牌、每种型号的内存,则要看厂家了,但都会遵循SDRAM内存3.3伏、DDR

SDRAM内存2.5伏、DDR2SDRAM内存1.8伏的基本要求,在允许的范围内浮动。

颗粒封装

  颗粒封装其实就是内存芯片所采用的封装技术类型,封装就是将内存芯片包裹起来,以避免芯片与外界接触,防止外界对芯片的损害。

空气中的杂质和不良气体,乃至水蒸气都会腐蚀芯片上的精密电路,进而造成电学性能下降。

不同的封装技术在制造工序和工艺方面差异很大,封装后对内存芯片自身性能的发挥也起到至关重要的作用。

  随着光电、微电制造工艺技术的飞速发展,电子产品始终在朝着更小、更轻、更便宜的方向发展,因此芯片元件的封装形式也不断得到改进。

芯片的封装技术多种多样,有DIP、POFP、TSOP、BGA、QFP、CSP等等,种类不下三十种,经历了从DIP、TSOP到BGA的发展历程。

芯片的封装技术已经历了几代的变革,性能日益先进,芯片面积与封装面积之比越来越接近,适用频率越来越高,耐温性能越来越好,以及引脚数增多,引脚间距减小,重量减小,可靠性提高,使用更加方便。

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DIP封装

TSOP封装

BGA封装

CSP封装

  上个世纪的70年代,芯片封装基本都采用DIP(Dualln-line

Package,双列直插式封装)封装,此封装形式在当时具有适合PCB(印刷电路板)穿孔安装,布线和操作较为方便等特点。

DIP封装的结构形式多种多样,包括多层陶瓷双列直插式DIP,单层陶瓷双列直插式DIP,引线框架式DIP等。

但DIP封装形式封装效率是很低的,其芯片面积和封装面积之比为1:

1.86,这样封装产品的面积较大,内存条PCB板的面积是固定的,封装面积越大在内存上安装芯片的数量就越少,内存条容量也就越小。

同时较大的封装面积对内存频率、传输速率、电器性能的提升都有影响。

理想状态下芯片面积和封装面积之比为1:

1将是最好的,但这是无法实现的,除非不进行封装,但随着封装技术的发展,这个比值日益接近,现在已经有了1:

1.14的内存封装技术。

  到了上个世纪80年代,内存第二代的封装技术TSOP出现,得到了业界广泛的认可,时至今日仍旧是内存封装的主流技术。

TSOP是“Thin

SmallOutline

Package”的缩写,意思是薄型小尺寸封装。

TSOP内存是在芯片的周围做出引脚,采用SMT技术(表面安装技术)直接附着在PCB板的表面。

TSOP封装外形尺寸时,寄生参数(电流大幅度变化时,引起输出电压扰动)

减小,适合高频应用,操作比较方便,可靠性也比较高。

同时TSOP封装具有成品率高,价格便宜等优点,因此得到了极为广泛的应用。

TSOP封装内存

  TSOP封装方式中,内存芯片是通过芯片引脚焊接在PCB板上的,焊点和PCB板的接触面积较小,使得芯片向PCB办传热就相对困难。

而且TSOP封装方式的内存在超过150MHz后,会产品较大的信号干扰和电磁干扰。

BGA封装

  20世纪90年代随着技术的进步,芯片集成度不断提高,I/O引脚数急剧增加,功耗也随之增大,对集成电路封装的要求也更加严格。

为了满足发展的需要,BGA封装开始被应用于生产。

BGA是英文Ball

GridArrayPackage的缩写,即球栅阵列封装。

  采用BGA技术封装的内存,可以使内存在体积不变的情况下内存容量提高两到三倍,BGA与TSOP相比,具有更小的体积,更好的散热性能和电性能。

BGA封装技术使每平方英寸的存储量有了很大提升,采用BGA封装技术的内存产品在相同容量下,体积只有TSOP封装的三分之一;

另外,与传统TSOP封装方式相比,BGA封装方式有更加快速和有效的散热途径。

BGA封装内存

  BGA封装的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面,BGA技术的优点是I/O引脚数虽然增加了,但引脚间距并没有减小反而增加了,从而提高了组装成品率;

虽然它的功耗增加,但BGA能用可控塌陷芯片法焊接,从而可以改善它的电热性能;

厚度和重量都较以前的封装技术有所减少;

寄生参数减小,信号传输延迟小,使用频率大大提高;

组装可用共面焊接,可靠性高。

  说到BGA封装就不能不提Kingmax公司的专利TinyBGA技术,TinyBGA英文全称为TinyBallGrid

Array(小型球栅阵列封装),属于是BGA封装技术的一个分支。

是Kingmax公司于1998年8月开发成功的,其芯片面积与封装面积之比不小于1:

1.14,可以使内存在体积不变的情况下内存容量提高2~3倍,与TSOP封装产品相比,其具有更小的体积、更好的散热性能和电性能。

TinyBGA封装内存

  采用TinyBGA封装技术的内存产品在相同容量情况下体积只有TSOP封装的1/3。

TSOP封装内存的引脚是由芯片四周引出的,而TinyBGA则是由芯片中心方向引出。

这种方式有效地缩短了信号的传导距离,信号传输线的长度仅是传统的TSOP技术的1/4,因此信号的衰减也随之减少。

这样不仅大幅提升了芯片的抗干扰、抗噪性能,而且提高了电性能。

采用TinyBGA封装芯片可抗高达300MHz的外频,而采用传统TSOP封装技术最高只可抗150MHz的外频。

  TinyBGA封装的内存其厚度也更薄(封装高度小于0.8mm),从金属基板到散热体的有效散热路径仅有0.36mm。

因此,TinyBGA内存拥有更高的热传导效率,非常适用于长时间运行的系统,稳定性极佳。

CSP(ChipScale

Package),是芯片级封装的意思。

CSP封装最新一代的内存芯片封装技术,其技术性能又有了新的提升。

CSP封装可以让芯片面积与封装面积之比超过1:

1.14,已经相当接近1:

1的理想情况,绝对尺寸也仅有32平方毫米,约为普通的BGA的1/3,仅仅相当于TSOP内存芯片面积的1/6。

与BGA封装相比,同等空间下CSP封装可以将存储容量提高三倍。

CSP封装内存

  CSP封装内存不但体积小,同时也更薄,其金属基板到散热体的最有效散热路径仅有0.2毫米,大大提高了内存芯片在长时间运行后的可靠性,线路阻抗显著减小,芯片速度也随之得到大幅度提高。

  CSP封装内存芯片的中心引脚形式有效地缩短了信号的传导距离,其衰减随之减少,芯片的抗干扰、抗噪性能也能得到大幅提升,这也使得CSP的存取时间比BGA改善15%-20%。

在CSP的封装方式中,内存颗粒是通过一个个锡球焊接在PCB板上,由于焊点和PCB板的接触面积较大,所以内存芯片在运行中所产生的热量可以很容易地传导到PCB板上并散发出去。

CSP封装可以从背面散热,且热效率良好,CSP的热阻为35℃/W,而TSOP热阻40℃/W。

传输标准

  内存是计算机内部最为关键的部件之一,其有很严格的制造要求。

而其中的传输标准则代表着对内存速度方面的标准。

不同类型的内存,无论是SDRAM、DDR

SDRAM,还是RDRAM都有不同的规格,每种规格的内存在速度上是各不相同的。

传输标准是内存的规范,只有完全符合该规范才能说该内存采用了此传输标准。

比如说传输标准PC3200内存,代表着此内存为工作频率200MHz,等效频率为400MHz的DDR内存,也就是常说的DDR400。

  传输标准术购买内存的首要选择条件之一,它代表着该内存的速度。

目前市场中所有的内存传输标准有SDRAM的PC100、PC133;

SDRAM的PC1600、PC2100、PC2700、PC3200、PC3500、PC3700;

RDRAM的PC600、PC800和PC1066等。

SDRAM传输标准

DDR传输标准

DDR2传输标准

RDRAM传输标准

PC100

  PC100是由JEDEC和英特尔共同制订的一个SDRAM内存条的标准,符合该标准的内存都称为PC100,其中的100代表该内存工作频率可达100MHz。

JEDEC

(JointElectronDeviceEngineering

Council),电子元件工业联合会。

JEDEC是由生产厂商们制定的国际性协议,主要为计算机内存制定。

工业标准的内存通常指的是符合JEDEC标准的一组内存。

大多数人认为的PC100内存,就是该内存能正常工作在前端总线(FSB)100MHz的系统中。

其实PC100是一组很严格的规范,它包含有:

内存时钟周期,在100MHZ外频工作时值为10ns;

存取时间小于6ns;

PCB必须为六层板;

内存上必须有SPD等多方面的规定。

  PC100中还详细的规定了,内存条上电路的各部分线长最大值与最小值;

电路线宽与间距的精确规格;

保证6层PCB板制作(分别为:

信号层、电源层、信号层、基层、信号层),具备完整的电源层与地线层;

具备每层电路板间距离的详细规格;

精确符合发送、载入、终止等请求的时间;

详细的EEPROM编程规格;

详细的SDRAM组成规格;

特殊的标记要求;

电磁干扰抑制;

可选镀金印刷电路板等等。

由此可见传输标准是一套相当复杂的内存标准,但具体的内存规范定义,我们没有必要去详细了解,只要了解内存符合这个规范,那么它的数据传输能到达多大,它所能提供的性能怎么样那就足够了。

  从性能的角度来说,PC100的内存在主板设置在100MHZ外频,且在主板的BIOS选项中CL设置为2,此内存可以稳定的工作。

PC133

  PC133是威盛公司联合了三星、现代、日立、西门子、Micron和NEC等数家著名IT厂商联合推出的内存标准,其中的133指的是该内存工作频率可达133MHz。

PC133

SDRAM的数据传输速率可以达到1.06GB/s。

  严格地说,PC133和PC100内存在制造工艺上没有什么太大的不同,区别只是在制造PC133内存时多了一道"

筛选"

工序,把内存颗粒中外频超过133

MHz的挑选出来,焊接成高档一些的内存。

  PC1600如果按照传统习惯传输标准的命名,PC1600(DDR200)应该是PC200。

在当时DDR内存正在与RDRAM内存进行下一代内存标准之争,此时的RDRAM按照频率命名应该叫PC600和PC800。

这样对于不是很了解的人来说,自然会认为PC200远远落后于PC600,而JEDEC基于市场竞争的考虑,将DDR内存的命名规范进行了调整。

传统习惯是按照内存工作频率来命名,而DDR内存则以内存传输速率命名。

因此才有了今天的PC1600、PC2100、PC2700、PC3200、PC3500等。

  PC1600的实际工作频率是100MHz,而等效工作频率是200

MHz,那么它的数据传输率就为“数据传输率=频率*每次传输的数据位数”,就是200MHz*64bit=12800Mb/s,再除以8就换算为MB为单位,就是1600MB/s,从而命名为PC1600。

  DDR2可以看作是DDR技术标准的一种升级和扩展:

DDR的核心频率与时钟频率相等,但数据频率为时钟频率的两倍,也就是说在一个时钟周期内必须传输两次数据。

而DDR2采用“4

bit

Prefetch(4位预取)”机制,核心频率仅为时钟频率的一半、时钟频率再为数据频率的一半,这样即使核心频率还在200MHz,DDR2内存的数据频率也能达到800MHz-也就是所谓的DDR2

800。

  目前,已有的标准DDR2内存分为DDR2400和DDR2533,今后还会有DDR2667和DDR2

800,其核心频率分别为100MHz、133MHz、166MHz和200MHz,其总

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