DDR4内存,该配什么样的内存插槽?

说起内存(模块)和内存插槽,让笔者想起一段往事:那还是在大家喜欢自己“攒机”的年代,公司IT小哥去电脑市场买配件组装了两台兼容机,用了一段时间,其中一台就出了状况,总是无缘无故地重启,有时候干脆就黑屏罢工了。IT小哥抱来一堆杀毒盘,使出浑身解数,但还是解决不了问题。最终还是一个经验老道的IT老师傅一语点醒梦中人:“你看看是不是内存没插好……”结果还真的是内存插槽一端的内存卡扣松动了。

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内存插槽对于内存乃至整个电脑系统稳定运行的重要性,由此可见一斑。而上面这个例子,影响的不过是一台PC,如果类似的内存互连问题发生在一个数据中心的服务器里面,那故障的排查成本,以及可能造成的损失,就不好说了。因此,内存连接器的选择,千万马虎不得。

内存的提速之旅

大家都知道,随着半导体技术进步,DRAM(动态随机存储器)内存的容量越来越高,而在容量增加的同时还有一个指标必须同步提升,那就是内存的数据传输速度,否则性能将大大受限。

早期的DRAM是异步的,不受时钟调节,为了实现更大的传输速度,最终演化出了同步动态随机存储器SDRAM架构,从此内存数据的传输依赖于时钟信号,有了预定义的周期,更“有组织”也更加高速。

最初的SDRAM被称为“单倍速率SDRAM”,即SDR-SDRAM,顾名思义它在每个时钟周期只能传输一个数据信号。用了一段时间,大家又嫌它慢了,于是工程师们开始琢磨,如何能够在不增加时钟频率的情况下(也就意味着不增加功耗),提升数据传输速度,由此开发出了“双倍速率SDRAM”技术——也就是我们今天已经熟识的DDR-SDRAM——由于新技术可以在时钟的上升缘和下降缘都进行数据传输,因此让SDR-SDRAM速度得以翻番!

DDR的出现并不是内存提速之旅的终点,而是一个新的起点。在第一代DDR的基础上,开发者增加了一个额外的时钟倍增器,让内存在总线速度不变的情况下,数据传输速度又提高了一倍,这就是DDR2。此后,随着4倍时钟倍频器的集成,更高带宽、更低功耗的DDR3又来了,将传输速率提升到了800~1600 MT/s。

从2014年起,DDR4逐渐投入批量商用并成为主流,特别是在性能要求更高的通信和数据中心领域。与前一代的DDR3相比,DDR4在传承了其倍频技术的基础上,提高了内存的核心频率,使得传输速率可达2133~3200 MT/s,甚至更高。

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图1:DDR SDRAM技术发展路线图(图源:Amphenol ICC)

伴随着DDR4的升级,内存也发生了新的变化:每个DIMM DDR4内存引脚增加到288个,工作电压降到了1.2V,内存的最大容量也达到了64GB。与之相适应,DDR4内存插槽连接器也需要随之升级了。

“表1:DDR至DDR4技术标准比较(来源:百度百科)”
表1:DDR至DDR4技术标准比较(来源:百度百科)

DDR4需要什么样的内存插槽?

当我们讨论内存插槽的选型时,其基本逻辑有点像评测一辆汽车——如果是在时速10-20公里的低速状态,不同档次的汽车间差别并不明显;可如果将速度提上去再试试,弯道、抓地、减震……高下立现!所以可以说,“高速”的DDR4也是内存插槽连接器的试金石,不是谁家的产品都能够经得住考验。

一个能够满足DDR4内存模块性能要求的插槽连接器应该什么样?Amphenol ICC的垂直式DDR4 DIMM内存插槽为我们提供了一个范例。

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图2:Amphenol ICC的垂直式DDR4 DIMM内存插槽(图源:Amphenol ICC)

这是一个可以容纳JEDEC MO-309标准DDR4内存模块的内存插槽,具有间距为0.85毫米的288个引脚端子,高2.40mm的底座,外形紧凑、插槽间距小,可以支持DDR4内存更低的工作电压,更快的数据传输速度。该DDR4内存插槽系列符合全新的JEDEC POD12接口标准,并支持UDIMM、RDIMM和LRDIMM等多种内存模块类型,适用于存储系统、服务器、台式机和工业计算机等应用。

如果对Amphenol ICC的DDR4内存模块插槽做更细致的观察,我们可以看到它非常鲜明的三个特点:高可靠性、紧凑化设计以及全面的产品组合。

高可靠性

对于性能更高的DDR4内存模块来说,确保其可靠运行尤为重要。Amphenol ICC的DDR4内存模块插槽从三个方面保证了高速数据互连的可靠性。

从电气性能来看,该连接器采用铜合金触点,表面采用闪镀金,或者最少15/30微英寸的金镀层;焊接区域镀锡或雾锡;全底座底部镀镍。连接器触点的额定电压为30V AC (RMS)/DC,每引脚最大额定电流0.7A。这样的设计,确保了优异的电气连接,端子的低电阻特性还支持使用RDIMM规范的内存模块,有利于进一步降低数据中心等高功率密度应用场景的功耗。

从机械结构来看,Amphenol ICC的DDR4内存模块插槽能够确保触点最小0.30Kgf的保持力;插槽两端的卡扣可以提供最小3.5kg的过应力保护,确保受力10秒无损坏;内存插槽和PCB之间的板锁机构(Boardlock)还可提供最小1.36Kgf的“定力”……这些机械结构设计,让连接器可以应对冲击、振动等外部环境的不利影响,防止内存模块触点的松动或者外力的损坏。

值得一提的是,在确保稳固的机械结构的同时,该内存的插拔并不费力——插入力为最大10.88Kgf,拔出力为每对触点最小14gf——方便了用户对于内存模块的安装和维护。

从环境防护能力来看,该系列产品绝缘外壳部分采用的是耐高温的塑料(符合UL94V-0耐火能级),这不仅为连接器的核心互连部分提供了可靠的保护,而且可以克服热冲击,使得这个系列中的SMT版本产品能够适应回流焊工艺的要求。

紧凑化设计

随着DDR技术的升级,内存模块的引脚数一直在增加,但是在有限的系统PCB板上,给内存提供的空间并不见得会增加多少,因此内存模块插槽的小型化设计是必经之路。

Amphenol ICC的DDR4内存模块插槽以0.85mm的引脚间距、高2.4mm模块底座的小型化设计,为288引脚的DDR4模块提供了很好的连接和支撑。同时它采用了更窄的外壳、更纤细的内存模块卡扣设计,进一步减小了连接器的外形尺寸,也有助于优化整个系统的空气流动性,利于散热。Amphenol ICC还提供单侧模块卡扣闩锁的版本,用于特殊的紧凑空间设计。

此外,在这个DDR4内存模块插槽板底端还有一个槽沟,允许在板底部安装小型无源部件,进一步优化PCB空间的利用率,这也为设计开发提供了更大的灵活性。

额外提一句,Amphenol ICC的这种连接器的小型化能力,一个更突出的例子是其推出的DDR4超薄型(ULP)DIMM垂直插槽,它专门为低外形的VLP DIMM内存模块而设计(也兼容标准DIMM模块),仅有1.1mm的模块底座,以及13.1mm的连接器总高度,可以说是那些对空间要求更为苛刻的应用的不二之选。

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图3:Amphenol ICC的标准和超薄型(ULP)DDR4内存模块插槽的比较(图源:Amphenol ICC)

全面的产品组合

最后需要说明的是,Amphenol ICC提供的DDR4内存模块插槽是一个完整的产品系列,包括三个产品类别:

  • 表面安装技术(SMT):P/N 10124677

  • 针脚通孔(PTH):P/N 10124632

  • 压入配接(Press-Fit):P/N 10124806

此外,Amphenol ICC的DDR4内存模块插槽还提供1.6mm和2.4mm两种焊尾选项,可以适应不同厚度PCB电路板的需要。多样化的产品组合,无论用户的最终应用是怎样的,“总有一款适合你“。

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表2:不同类型Amphenol ICC DDR4内存模块插槽型号一览(图源:Amphenol ICC)

实际上一个厂商可以提供的产品组合的广度,折射出的是其平台化的设计和制造能力,是其是否有完整的体系去紧跟技术标准的迭代,响应市场需求的变化。比如目前虽然DDR5标准还未正式商用,但是Amphenol ICC已经有相应的产品上架了。

俗话说“好马配好鞍”,这话用在DDR4内存模块插槽连接器的选型上再合适不过了。一个设计独到、制作精良的连接器不是个表面上的“样子货”,而是可以为充分释放新一代DDR内存的性能优势提供可靠的支撑。DDR4内存该配什么样的内存插槽,现在你心中有数了吧?

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表3:Amphenol ICC DDR4内存模块插槽特性优势总结(图源:Amphenol ICC)

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