移动工作站DDR5内存频率之殇：怎么破？

企业存储技术 · 公众号 · · 2022-05-18 18:51

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在《 以“小”见大：从 Precision 3660 看工作站技术发展趋势 》中，我曾经写过 Intel 12 代 Core 平台 DDR5 内存的一个限制——只要是提供 4 个 DIMM 插槽的商用台式机或者工作站，内存频率都超不过 4400MHz （即使只插 2 条）。那么笔记本电脑有这个限制吗？

笔记本的情况更差？ DDR5 有的只跑到 4000MHz

如果您只看一般的商用或者家用笔记本， DDR5 应该大都标明 4800MHz 速率，因为绝大多数笔记本只提供 2 个 SO-DIMM 插槽；或者现在一些轻薄本采用板载 LPDDR5 的设计，也相当于双通道（板载内存通常最大容量 32GB ）。而移动工作站的情况则不太一样，因为有些高端机型最大支持 128GB 内存容量，按照传统设计就是 4 个 SO-DIMM 插槽。

上图引用自 Dell Precision 7760 移动工作站（ 11 代 Core CPU ）的服务手册。拆下 D 面后盖可以看到 2 个 DDR4 内存插槽，而另外 2 个 SO-DIMM 插槽位于主板背面（也就是键盘的下方）。

那么，如果最新的 12 代 Core 移动工作站，继续沿用 4 个 SO-DIMM 插槽来支持 DDR5 内存，会不会像台式机那样遇到频率限制呢？这两天我应该是得到了确切的答案。如下图：

上面图表，引用自某款采用 Intel 12th gen Alder Lake HX Series (55W) 处理器、 WM690 芯片组的移动工作站。它也是在主板正反 2 面分别设计 2 个 DIMM 插槽，虽然安装 DDR5 4800MHz 内存条，但实际运行频率最高只有 4000MHz （比台式机还要差一点）。

至于最底下那一行， Install 2DPC （ DIMM per Channel ） with 2R DIMMs ——即双通道 4 条插满，并且都是 Dual Rank （单条 32GB DDR5 ）内存，频率会跑在 3600MHz ，这一点限制与台式工作站倒是一样。

事实表明，在 Intel 12 代 Core 平台上，即使只安装 2 条内存，主板上另外的 2 个空闲 DIMM 插槽也会对信号质量有所影响。其实这不完全是个新问题，只不过 DDR5 的传输速率比以前有所提高，所以才暴露出来。如果大家留意过现有台式机、服务器主板上内存槽位的顺序，会看到每个通道先插哪个 DIMM 槽也是有说法的。下面以 Precision 3650 Tower 工作站主板为例：

如上图，如果安装 2 条 DDR4 内存组成双通道，建议先插 2 个“白色卡子”的——即距离 CPU 较远一点的 DIMM 槽。

关于信号完整性和阻抗的话题，稍后我还有讨论。先回到主题：最大支持 128GB 内存，并在较小容量配置时 DDR5 不降频，有两全其美的方案吗？

使用创新 CAMM 内存模组， DDR5 满血性能

在 4 月底我看到过一篇新闻《 革命性 CAMM DDR5 内存正式发布：单条轻松 128GB 、还薄了 57 ％》（ https://m.mydrivers.com/newsview/828901.html ），里面包含下面这张图。

这应该是来自 Dell 将要发布的 Precision 移动工作站产品资料，今天我在网上已经能搜到“泄露”出来的 spec sheet 文档。上图中提到了 DDR5 CAMM 内存模组（ Compression Attached Memory Module ），提供从 16GB-128GB 四种规格，除了 128GB 的频率降到 3600MHz 之外，别的都是 4800MHz 满血——也就是比那种 4000MHz 的机型带宽提高了 20% 。

客观地说， CAMM 内存也不是没有限制，比如当前没看到 ECC 的型号。如果用户需要 ECC 纠错， Dell 还提供了一种到SO-DIMM的转接套件（后面有图片），同样能跑到 DDR5 4800MHz 频率。下面我想对 CAMM 模组技术展开一点讨论。

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同样实现 128GB 容量， CAMM 内存模组能够用一块电路板替代 4 个 32GB 传统 SO-DIMM ，不需要在主板正反 2 面设计插槽，整体厚度薄了 57% 。

在 PCWorld 的一篇报道《 Dell defends CAMM, its controversial new laptop memory 》中，我看到 CAMM 能把 DRAM 内存芯片到 CPU 的距离从 SO-DIMM 的 3 英寸缩短至 1.5 英寸（ With CAMM, the distance to the CPU can be 1.5 inches,versus 3 inches on a SO-DIMM design ）。

上图这张图标注的应该是阻抗吧？（如果我写的不对，请读者朋友留言指正，谢谢）

- 左上方示意的是 4 个 SO-DIMM 内存设计，基准是 100 ，从 CPU 一出来的引脚阻抗增加了 5 ，而到对角最远的内存信号线达到了 126 （ PCB 参考值 130 ）。

- 右下方是新型 CAMM 模组，基准值设为 200 ，从 CPU 到最远的 DRAM 内存颗粒，数值达到 212 （阻抗只增加了 12 ）。此时 PCB 参考值为 220 ——我理解这里可能用了低阻抗 PCB 。

总之，就是 CAMM 的信号完整性比 SO-DIMM 更好。到将来 DDR6 更高频率的时代， SO-DIMM 预计就不能胜任了。

从 16GB 到 128GB CAMM ，用的都是 16Gbit （ 2GB ） DDR5 颗粒

我再带大家看几种不同容量的 CAMM 内存。如上图，这里有单面 DDR5 芯片的，也有背面还有芯片（双面贴装）的。所以从这个角度看 32GB 和 64GB 上的颗粒好像都是 16 颗。

16GB CAMM 正面照片—— 8 颗来自三星的 DDR5 DRAM 颗粒，单个容量 16Gbit （ 2 Gigabyte ， 16bit 位宽）。相当于常规的 2 条 8GB DDR5 内存。

16GB CAMM 背面照片，只有金属触点没有内存芯片。

128GB 的 CAMM 模组——正面就是 32 颗 SK Hynix 的 DDR5 芯片。

128GB CAMM 背面，还有另外 32 颗 DDR5 芯片，也就是一共 64 x 2GB 组成 128GB 。

总结来看， CAMM 就是在一个内存模组上灵活实现双通道 1 DPC 或者 2 DPC ，而当前笔记本内存只有 128GB 才必须用 2DPC ；所以在 64GB 及较小的容量下只需要在 CAMM 上设计 1 DPC （相当于只引出 2 个 SO-DIMM 插槽），这就是能跑到 4800MHz 的奥秘所在吧：）