Mobil-DRAM: LPDDR3-Spezifikation und 4-Gigabit-Chips

Das Industriegremium JEDEC hat die finale Version der LPDDR3-Spezifikation JESD209-3 veröffentlicht, die nach einer kostenlosen Registrierung auf der JEDEC-Webseite zum Download bereitsteht. Während bei LPDDR2 höchstens 533 MHz Taktfrequenz (LPDDR2-1066) vorgesehen waren, reicht LPDDR3 bis 800 MHz (LPDDR3-1600). Über die bei sparsamen Applikationsprozessoren (SoCs) üblichen Speicher-Interfaces mit 32 Datensignalleitungen, die pro Transfer 4 Byte übertragen, ergeben sich also Datentransferleistungen von 6,4 GByte/s mit LPDDR3-1600 beziehungsweise 4,3 GByte/s bei LPDDR2-1066. In heutigen Smartphones und Tablets steckt allerdings erst selten dermaßen schnelles RAM, viele ARM-SoCs schaffen höchstens LPDDR2-800 (400 MHz/3,2 GByte/s); allerdings sind auch schon einige mit zwei 32-Bit-Kanälen auf dem Markt.

SDRAM-Chips für kompakte Mobilgeräte wie Smartphones und Tablets müssen in einigen technischen Aspekten andere Anforderungen erfüllen als gewöhnliche DDR3-SDRAMs für den Hauptspeicher von Desktop-PCs, Notebooks oder Servern. Low-Power-Speicher der Typen LPDDR, LPDDR2 und LPDDR3 arbeitet insbesondere ohne Zugriffe wesentlich sparsamer, also im Self-Refresh-Modus: Dadurch erst können Mobilgeräte mit kleinen Akkus tage- oder gar wochenlange Bereitschaftszeiten erreichen, obwohl sie im Betrieb 512 MByte oder 1 GByte Hauptspeicher nutzen.

Die LPDDR3-Spezifikation beschreibt außer BGA-Bauformen auch Chipgehäuse für Package-on-Package-(PoP-)Stapel, also Kombinationen aus Applikationsprozessor und direkt aufgelötetem Speicherchip. Eine zweikanalige Bauform besitzt 256 Lotkugeln (Balls) entlang der 1,4 Zentimeter langen Kanten eines quadratischen Gehäuses, die einkanalige nutzt 216 Balls und 12 Millimeter.

Unterdessen kündigt Samsung LPDDR2-SDRAMs aus einem Fertigungsprozess der "20-Nanometer-Klasse" an – die genauen Strukturbreiten veröffentlichen einige Chip-Hersteller nicht mehr. Im Vergleich zu den bereits verfügbaren 4-Gigabit-Chips der 30-nm-Klasse sollen die neuen sparsamer und kompakter sein, außerdem will Samsung den Anteil von 4-GBit-Chips im Produktmix deutlich steigern. Zwei 4-GBit-Dice übereinandergestapelt ergeben ein ein- oder zweikanaliges Bauelement mit 1 GByte Kapazität, Quad-Die-Packages schaffen 2 GByte. Laut Samsung soll das neue 2-GByte-Bauteil mit 0,8 Millimetern Höhe auskommen – wichtig für superflache Handys – und bei gleicher Leistungsaufnahme wie ältere Chips höhere Taktfrequenzen erreichen.

Bisher sind Tablets und Smartphones mit 2 GByte Hauptspeicher noch selten – und mehr geht bei den meisten ARM-SoCs ohnehin nicht, weil die dazu nötigen Adressleistungen fehlen. Auf der koreanischen LG-Webseite ist vor einigen Tagen das LG Optimus LTE2 mit 2 GByte RAM aufgetaucht und laut der japanischen Webseite K-Tai will NTT DoCoMo in Japan eine Spezialversion SC-06D des Samsung Galaxy S III mit ebenfalls 2 GByte verkaufen. (ciw)