LPDDR4/LPDDR4X讲解（一）
1 基本概念与历史背景
1.1 基本概念
LPDDR4，全称为Low Power Double Data Rate 4th Generation Synchronous Dynamic Random Access Memory，即第四代低功耗双倍数据率同步动态随机存取存储器。它是DDR SDRAM（Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory，双倍数据率同步动态随机存取存储器）的一种，也被称为mDDR（Mobile DDR SDRAM，移动式双倍数据率同步动态随机存取存储器）。LPDDR4由美国JEDEC固态技术协会制定，以低功耗和小体积著称，专门用于移动式电子产品，如智能手机、平板电脑等。
LPDDR4X是LPDDR4的进一步改进版本，它在保持LPDDR4低功耗和高速数据传输特性的同时，进一步提升了性能和降低了功耗。LPDDR4X通过优化电路设计和降低工作电压，实现了更低的功耗和更高的性能。
LPDDR 技术的目标是在保持高性能的同时，最大限度地降低功耗，从而延长移动设备的电池寿命。
1.2 历史背景
| LPDDR4 | LPDDR4X |
| 发布：2014年，JEDEC固态技术协会正式发布了LPDDR4标准。 性能：LPDDR4的性能是LPDDR3的1.2倍，同时功耗理论上可以降低37%。 | 发布：2017年，JEDEC固态技术协会发布了LPDDR4X标准。 性能提升：LPDDR4X的性能比LPDDR4提高15%，功耗理论上可以降低17%。 |
2 架构特点
| 参数 | LPDDR4 | LPDDR4X |
| 最大密度 | 32Gbits(2X16) | 32Gbits(2X16) |
| 最高速率 | 3733~4200Mbps | 4267Mbps |
| 通道数 | 2 | 2 |
| DRAM最大位宽 | 32(2X16)bits | 32(2X16)bits |
| Number of banks (per channel) | 8 | 8 |
| Number of channels (per die) | 2 | 2 |
| 突发长度 | BL16(mostly)/BL32 | BL16(mostly)/BL32 |
| 电压(Vdd) | 1.1V | 1.1V |
| 电压(Vddq) | 1.1V | 0.6V |
3 架构介绍
3.1 功能框图
3.2封装框图
3.2.1 Single-Die, Dual-Channel Package Block Diagram
3.2.2 Dual-Die, Dual-Channel Package Block Diagram
3.2.3 Dual-Die, Quad-Channel Package Block Diagram
4 信号定义
4.1 信号列表
4.2 信号说明
ODT_CA引脚：
- 应连接到VDD2或VSS。
- 在LPDDR4中，ODT（On-Die Termination）用于改善信号完整性，减少反射和干扰。
DMI（Data Mask Invert）引脚：
- 是一个双向信号。
- 当数据总线上的数据被反转时，DMI被驱动为高电平；当数据处于正常状态时，DMI被驱动为低电平。
- 可以通过模式寄存器设置禁用数据反转。
- 每个数据字节都有一个DMI信号，每个通道（A和B）都有自己的DMI信号。
- DMI引脚的功能（数据反转或数据屏蔽）取决于模式寄存器的设置。
DQ（Data Queue）引脚：
- 用于数据传输的引脚。
- 与DMI信号一起用于向DRAM提供写数据屏蔽信息。
ZQ引脚：
- 用于校准输出驱动强度和终端电阻。
- 每个LPDDR4芯片都有一个ZQ引脚。
VDD1和VDD2电源供应：
- 用于核心电源DRAM的core供电，即DRAM内部的analog电路。
DQ电源供应：
- 隔离在芯片上，以提高抗干扰能力。
- 为DRAM的IO（如DQ/CA等IO的电路）供电，需要的电压比较小。
VSS和VSSQ地线：
- 提供接地连接。
RESETn复位信号：
- 当RESETn信号为低电平时，将复位LPDDR4芯片的两个通道。
5 封装类型
LPDDR4/4X提供了多种封装类型，以满足不同应用场景的需求。常见的LPDDR4封装类型包括：
- 272 ball 4通道的FBGA封装：这种封装类型提供了四个数据通道，具有较高的数据传输能力。
- 376 ball 4通道X16的FBGA封装：同样是四通道封装，但提供了更多的引脚，可能用于支持更高的数据带宽或更复杂的功能。
- 144 ball 1通道的FBGA封装：适用于需要单通道数据传输的应用场景。
- 200 ball x32离散封装：这种封装类型在移动设备中较为常见，因为它在提供足够性能的同时，还能保持较小的封装尺寸。
- 203 ball 离散两通道FBGA封装：提供了两个数据通道，适用于需要更高数据传输速度但空间有限的应用。
- 432 ball x64 HDI离散封装和324 ball x64 Non HDI离散封装：这两种封装类型可能用于支持更高的存储容量和带宽。
- 275 ball MCP两通道FBGA封装、254 ball eMMC MCP两通道FBGA封装、254 ball UFS MCP两通道FBGA封装以及254 ball eMMC MCP 1通道FBGA封装：这些封装类型结合了MCP（多芯片封装）技术，可以在一个封装中集成多个芯片，从而节省空间和成本。
