2019年2月，JEDEC正式發(fā)布LPDDR5全新低功耗內存標準，即Low Power Double Data Rate 5。相較于LPDDR4標準，LPDDR5的I/O速度從3200MT/s提升到6400MT/s，速度直接翻番。如果匹配高端智能機常見的64bit BUS，每秒可以傳送51.2GB數據；如果匹配PC的128bit BUS，每秒可突破100GB數據。

固態(tài)協會認為，LPDDR5有望對下一代便攜電子設備（手機、平板）的性能產生巨大提升，為了實現這一改進，標準對LPDDR5體系結構進行了重新設計，轉向最高16 Bank可編程和多時鐘體系結構。同時，還引入了數據復制（Data-Copy）和寫X（Write-X）兩個減少數據傳輸操作的命令來降低整體系統(tǒng)功耗，前者可以將單個陣腳的數據直接復制到其它針腳，后者則減少了SoC和RAM傳遞數據時的耗電。

另外，LPDDR5還引入了鏈路ECC糾錯，信號電壓250mV，Vddq/Vdd2電壓還是1.1V。

常程從三方面對LPDDR5進行了解釋：

1.多車道Bank Group架構

LPDDR4x僅支持Single Bank Group，而LPDDR5支持多Bank Group模式，更多的Bank Group相當于數據傳輸從單車道變?yōu)槎嘬嚨?，增加更多的并行數據通路，提升數據傳輸帶寬?/p>

2.速率跨越式升級最多可達50%性能提升

得益于多Bank Group模式，與上代LPDDR4x相比，LPDDR5的數據傳輸速率從4266Mbps提升至5500Mbps，傳輸帶寬從34GB/s提升到了44GB/s，這是人類歷史目前最高速率的內存規(guī)格。未來，這一速率還會提升到6400Mbps，帶寬提升到51.2GB/s，提升50%之多。

3.超低功耗

LPDDR5內部有三組電壓：VDD1/VDD2/VDDQ，其中VDD2又分為VDD2H和VDD2L，VDD1和VDD2屬于Core電源，VDDQ屬于I/O接口電源。相比LPDDR4X，LPDDR5的VDD2H由1.1V降至1.05V，VDDQ由0.6V降至0.5V，另外還有新加入的DVFSC和DVFSQ功能，可在低速工作時切換至更低的0.9V和0.3V電壓，進一步降低功耗。

與之相比，LPDDR4x器件在高速工作時，時鐘為2133MHz，且需要一直保持在這樣的狀態(tài)，無形中會增加功耗。而LPDDR5器件修改了這一設計，LPDDR5的時鐘只有800MHz，而在數據有讀寫操作時，會有一個WCK信號，這個WCK信號會達到最大工作頻率，當讀/寫工作停止時，WCK信號也會停止，從而降低功耗。

5G時代的標配

“2020年，5G手機為什么要搭配LPDDR5？”是知乎上的熱帖之一。除了小米和三星外，截止目前，努比亞、Realme、OPPO和中興等品牌也確認了要采用LPDDR5。

我們知道，CPU是手機中進行數據運算的核心部件，運行速度非?？欤秉c是存儲空間非常小。閃存的存儲空間大，用來存儲程序等各種數據，但它與CPU的速度相差懸殊。這就需要內存這一中樞去傳導數據與指令，以使數據處理與數據傳輸的速度相匹配，程序的運行都在內存中進行。如果沒有內存，CPU整個的處理速度就會受到嚴重拖累。

當前智能手機所需應對的數據吞吐量正加速增長，對手機瞬時處理數據的能力（即內存性能）提出了更高要求。從2010年首先出現的4G應用，到2012年出現LPDDR3用以支持4G LTE應用，再到2014年手機廠商首次采用LPDDR4支持分屏應用，消費者的體驗得到了大幅提升。

而如果我們再看一下2020年小米10智能手機所配備的LPDDR5內存，就會發(fā)現其速率達到了5500Mbps，相當于每秒可傳送44GB數據，大約為12個高清視頻文件（3.7GB/個）。CPU把需要運算的數據調到內存中進行，運算完成返回結果。內存對手機的穩(wěn)定運行至關重要，高性能內存對手機整體流暢度的提升大有裨益。

比如手機拍照，它涉及了大量的數據運算，尤其是手機相機像素已進入到億級的現在，內存性能低下，傳導數據慢，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2K120Hz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。

根據小米用戶續(xù)航DOU測試結果看，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%。

讓雷軍直夸牛的美光

小米能趕在三星之前實現小米10全系搭配LPDDR5技術，最應該感謝的是美光科技。

2月6日，美光科技宣布已交付全球首款量產的應用于高端智能手機的低功耗DDR5 DRAM芯片，并將率先搭載于小米10智能手機。美光科技移動產品事業(yè)部市場副總裁Christopher Moore更是將此次量產交付的LPDDR5 DRAM內存芯片視作美光重要的里程碑之一。

美光目前出貨給客戶的LPDDR5內存容量包括6GB、8GB和12GB，數據傳輸速率為5.5Gbps和6.4Gbps，因此今年的旗艦產品將不會有8GB以下的版本。按照Moore的說法，美光12GB單塊裸片是目前市場上能夠提供的容量最大的LPDDR5產品，而且其12GB的封裝尺寸能夠提供業(yè)界領先的規(guī)格和封裝容量。同時，美光也是唯一一個滿足JEDEC標準，首個供應最大數據傳輸速率6.4Gbps產品的廠商。

相對于LPDDR4x，LPDDR5如果以5.5 Gbps的傳輸速度運行，手機續(xù)航時間能夠延長5%-10%；如果是以最高的6.4Gbps傳輸速率運行，手機續(xù)航時間能夠提高10%以上，這就意味著能夠實現全天候的電池續(xù)航。

Moore對此解釋說LPDDR5的功耗節(jié)約并不僅僅是來自于器件的層面，還因為DRAM的速度更快了，所以手機處理器能夠以更快速的速度傳輸數據，以便能夠盡早進入睡眠模式，整個系統(tǒng)加總的結果使電池節(jié)約更多功耗。

在功耗降低的情況下，LPDDR5在性能方面也能夠更好的支持應用：比如用LPDDR4的旗艦手機的高像素攝像頭需要好幾秒的時間才能夠完成處理并且存儲，而如果用LPDDR5就會是一個無縫的過程；如果同時運行多個的App，要捕捉視頻，還要打AI的游戲，還有進行屏幕分享，在使用LPDDR4的情況下很容易出現瓶頸，但是對于LP5來說是綽綽有余的。

在2020年這樣一個特殊的節(jié)點，5G網絡正加快普及，5G云游戲、AI運算等場景更是會帶來終端數據吞吐量的成倍增長。LPDDR5高性能內存可以有效降低云游戲延遲、確保AI運算數據實時同步，為5G相關服務的衍生與發(fā)展做好了充分的終端性能保障。例如在使用LPDDR5之后，智能手機的邊緣計算就能夠成為一個數據處理的樞紐，能夠支持數據處理、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邊緣計算，能夠充分利用高速網絡、5G帶寬以及高速高容量的內存。

LPDDR5群雄爭霸

LPDDR5的使用是一個正常的技術迭代，就像從LPDDR3到LPDDR4，再到LPDDR4 X一樣。不過，技術迭代的背后，是三星、美光、SK海力士三家國際巨頭在全球DRAM市場上的激烈競爭。

三星在2018年就開始向LPDDR5標準過渡，當年就宣布成功開發(fā)并量產業(yè)界首款10nm級8GB LPDDR5芯片。時隔一年，三星再次推出12GB LPDDR5，并宣布將于2020年開發(fā)16GB LPDDR5，即將面世的三星Galaxy S20系列預計將標配自家的16GB LPDDR5 RAM和UFS 3.0儲存。

美光此番采用的是1Y納米的光刻技術，2020年上半年還將通過基于UFS的多芯片封裝（uMCP5）把LPDDR5內存應用于中高端智能手機，并于今年晚些時候推出1Z納米級的產品。Moore預測稱，到2020年底，絕大多數主流旗艦機都會搭載LPDDR5，2021年至2022年，這一趨勢將下沉至更多的中高端5G智能手機中，并據此成為市場的主流。

然而1Z納米技術并不是美光規(guī)劃的產品路線圖的盡頭。據報道，美光將計劃引入至少四種以上的10nm級制造工藝：1Z、1α、1β和1γ，從而使其10nm級制造工藝總數超過6種。

目前，美光正在加大其第二代10nm級制造工藝（即1Y nm）的使用規(guī)模，該工藝用于制造美光的各種產品，包括12Gb LPDDR4X、16Gb DDR4和12Gb LPDDR5存儲器件。下一代1Z nm將用于生產16Gb LPDDR5存儲器件以及DDR5存儲器件，1Z nm節(jié)點后，美光計劃開始使用1αnm和1βnm制造技術，并同時為1γnm技術的可行架構尋找路徑。

SK海力士目前主要是提高第三代10nm級（1Znm）工藝量產16Gb DDR4，且積極拓展到LPDDR5和HBM2E市場，計劃在2020年大規(guī)模量產。在今年的CES 2020上，SK海力士展示的LPDDR5芯片頻率已達5500MHz，遠遠高于LPDDR4X-4667，而且功耗更低。

因此，從上述三家的DRAM技術發(fā)展路線來看來看，從2019下半年開始，三大原廠均已陸續(xù)進入1Znm DRAM技術階段，到2020年，量產的單顆Die容量可達到16GB，未來基于基于8顆封裝量產型16GB芯片進一步提高容量并非遙不可及。

產能方面，除三星正在考慮從2020年開始將12GB LPDDR5轉移到Pyeongtaek工廠生產外。美光將計劃對廣島工廠B2樓進行第二階段投資，即建設F棟制造工廠用于量產1Znm工藝之后的1α、1β技術。相信隨著美光和SK海力士在2020年產能的逐漸放量，LPDDR5商用加速的步伐會更加迅速。