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超能課堂(332):何為CAMM2記憶體?它為什麽可以取代現有DIMM插槽

2024-07-06數碼

2022年戴爾在Precision 7系列筆記電腦上引入了CAMM記憶體,當時戴爾引入這種規格記憶體的原因主要是為了解決移動工作站不能同時兼顧記憶體頻率和記憶體容量的問題,Intel第12代之後的移動處理器你只要設計成4個SO-DIMM插槽的話,即使你只插兩根記憶體頻率都會限制在DDR5-4000,這對遊戲本來說無所謂,但對於移動工作站來說問題大了,而CAMM允許安裝高達128GB的DDR5-4800記憶體,同時還能減少主機板占用空間並改進散熱效能。

同時戴爾推出的這新記憶體模組也吸引到JEDEC的註意,在經過修訂後,在2023年末正式成為了JEDEC標準規範,被命名為「CAMM2」,它的全稱是Compression Attached Memory Module壓縮附加記憶體模組。傳統DIMM和SO-DIMM記憶體是用底部的引腳,也就是俗說的金手指插入主機板上的記憶體插槽與CPU相連的。而CAMM2則采用壓縮連結器,這種連結器能夠安裝在主機板上的薄型轉接板上,然後用螺絲將CAMM2固定到位。這設計降低了Z軸上的高度,設計上更適合對厚度有要求的器材,可以預見它未來基本會取代使用20多年的SO-DIMM記憶體模組。

目前主機板的記憶體插槽設計有1DPC和2DPC兩種,1DPC(One DIMM Per Channel)意思是每個記憶體通道中只安裝了一條記憶體條,也就是在一塊雙鍊結的主機板上只有兩個記憶體插槽,這種方式通常有利於實作更高的記憶體頻率和更好的超頻效能,因為它減少了電氣幹擾和訊號衰減,使得記憶體控制器與記憶體之間的通訊更加直接和高效。

2DPC(Two DIMMs Per Channel)就是每個記憶體通道中安裝了兩條記憶體條,目前四條記憶體插槽的主機板都是用這種設計,這種配置提供了更大的總記憶體容量,但由於需要管理額外的記憶體顆粒並增加了電氣復雜性,它會對記憶體的頻率產生一定限制,現在移動工作站的記憶體頻率上不去就是這個原因。

傳統2DPC的DIMM、SO-DIMM記憶體插槽是透過主機板PCB中的SI引腳與記憶體相連,這就使得四記憶體插槽設計就必然存在SI引腳,從而降低系統的總線速度。

而CAMM2記憶體把這個拓撲結構直接移移至模組上,這樣就可以在模組內部處理復雜性,使得在同一系統內實作最大效能或最大容量成為可能。上圖已經展示了CAMM2記憶體的簡單和復雜兩種設計,其中簡單的方式就是每個通道下只有兩個子通道,而復雜設計則是每個通道下有兩個子通道,每個子通道下還區分Rank 0和Rank 1。

CAMM相比以往的SO-DIMM厚度減少了57%

CAMM2的連結器其實就是一塊都是兩面的都是LGA針腳的板子,而主機板和記憶體上都是觸點,所以主機板和記憶體是基本不會出現介面損壞的,如果連結器上的針腳歪了可以單獨更換連結器,這比CPU的LGA針腳歪了方便多了。連結器與安裝方法入下圖所示,主機板背部是有加固金屬板的,而頂部的上蓋或者說是散熱片則是選配,使用螺絲進行固定,螺絲數量視CAMM2記憶體的尺寸而定。

CAMM2有兩個規格,分別是面向DDR5和LPDDR5(x)的,兩者針腳不一樣並不通用,所以CAMM2目前有兩種不同的模組:

CAMM2:搭載DDR記憶體,主打高端筆記本市場,比如遊戲本和高效能移動工作站。

LPCAMM2:搭載LPDDR記憶體,主要面向輕薄本和平板電腦。

CAMM2

LPCAMM2

根據JEDEC的規定,兩種CAMM2記憶體的長度都是78mm,而寬度在29.6mm到68mm之間,不同模組的寬度,LPCAMM2模組只有29.6mm寬,而CAMM2的寬度在40到68mm都有。而PCB的層數,LPDDR5的JEDEC建議是用10層PCB,而DDR5則有10、12、14、16層這些規格,用那個則看記憶體模組廠商的需求。

目前所有使用LPDDR記憶體是直接焊在主機板PCB上的,這樣更省空間,CPU到記憶體的走線也可以做到盡可能的短,直接把記憶體焊到主機板上的代價就是完全沒有升級空間,而且一旦記憶體故障了就得整機返廠,LPCAMM2的到來確實是很好的解決了LPDDR記憶體的這些痛點,同時降低了主機板設計復雜度。

當然了缺點也是有的,用LPCAMM2比直接把記憶體焊在主機板上更占空間,LPCAMM2記憶體需要使用額外的PCB、連結器和機械部件,整體成本會有所增加。LPCAMM2的記憶體走線會比直接焊接的記憶體更長,再加上需要使用連結器,可能會對效能產生影響。LPCAMM2記憶體模組有獨立的供電,這導致記憶體和SoC PMIC電壓會有所差異,這會降低電壓調節器的容差余量,這可能會降低電壓邊際,進而影響訊號的完整性和系統穩定性。

而DDR記憶體有焊在主機板上的,但更多的是使用SO-DIMM記憶體插槽,CAMM2對比SO-DIMM相比減少了占用主機板的面積,改進了SI通道,縮短了記憶體走線,嚴格控制總線的布線,擁有更高的記憶體容量,並且解決了SO-DIMM的2DPC頻率的問題。

缺點方面,CAMM2記憶體的安裝、拆除是需要工具的,沒有免工具的SO-DIMM記憶體那麽方便,而且多CAMM2記憶體堆疊的機械結構比較復雜,但用CAMM2所帶來的好處遠比這些缺點收益大,取代SO-DIMM記憶體插槽只是時間問題。

CAMM2記憶體模組的類別

LPCAMM2記憶體全部都是單面設計的,記憶體由一個較小的梯形和一個較長的長方形組合而成,四顆記憶體芯片布置在PCB正面,芯片背面就是介面觸點,而SPD和PMIC部份則位於PCB中央凸起來的梯形內,單根記憶體容量從16GB到128GB不等,取決於所用的記憶體顆粒大小以及封裝層數,目前美光、三星和SK海力士都有推出LPDDR5(x)的CAMM2記憶體計劃。

各版本CAMM2搭配不容容量DDR5顆粒時的最大容量,請註意32Gb的顆粒目前還未上市

DDR5 CAMM2就有ABCD四個版本之多,A型CAMM2是本次台北電腦展上展出最多的,記憶體寬度40mm,它正面有12顆DDR5記憶體芯片,背面4顆,使用32Gb的DDR5顆粒能讓容量達到64GB,采用雙芯片封裝的32Gb顆粒更是能讓單根容量達到128GB。C型尺寸和A型一樣是40mm,但它是正反面各布置4顆記憶體,所以最大容量只有32GB。

B型的寬度達到68mm,兩面都布置有16顆記憶體芯片,所以總容量是A型的兩倍,最大容量可達256GB。D型就是B型的單鍊結版,可以看到記憶體左側的介面部份是比其他少了一半的,但常用的消費級處理器是可以裝兩個D型CAMM2模組的,理論上能系統記憶體達到512GB,剩下的就看CPU能不能支持了。

兩個單鍊結的CAMM2記憶體是需要Z軸方向上疊起來安裝的,這和SO-DIMM是一樣的,但這樣是需要用到兩個高度不一樣的連結器的,安裝復雜度比單個CAMM2記憶體麻煩得多,考慮到CAMM2內核和連結器都是需要手動上螺絲固定的,說真的安裝真的沒有SO-DIMM那麽方便。

JEDEC目前已經放出了訊息,未來的DDR6和LPDDR6都會用CAMM2取代長期使用的SO-DIMM和DIMM,目前官方文件裏面已經有LPDDR6 CAMM2的展望了,由於LPDDR6的每個通道位寬從32bit提升至48bit,所以單個記憶體模組的總位寬從128bit提升至192bit,傳輸速率可能會從LPDDR5的最大9.2GT/s提升至14.4GT/s。

同時現在CAMM2記憶體需要工具安裝這點是非常不便的,未來的發展方向就是要改掉用螺絲固定這種安裝方法,但具體要怎麽改現在還不清楚。

現在大部份采用CAMM2記憶體的都是筆記本,但未來肯定是要推廣到桌面和伺服器上的,已經有多個廠商在今年台北電腦展上展示采用CAMM2記憶體的主機板,目前A型CAMM2就能做到單個記憶體48GB,可以滿載絕大部份桌面使用者的需求,所以在這次台北電腦展上展出的主機板用的都是這種記憶體。

A型CAMM2的寬度只有40mm,雖然也是比現在4個DIMM插槽寬,不過不需要對主機板做太大改動,而且大部份記憶體都是在正面的,這設計就對散熱非常有利,板廠可以給記憶體做一個很大的散熱器,安裝散熱器時也不需要在意記憶體的高度了。然而主機板要給68mm寬的B型CAMM2留位的話就得做較大改動,ATX主機板的24pin口是肯定得改的,微星這塊Z790 Project Zero Plus背插板也把24pin口移到了頂部。

但CAMM2的這占地面積,對ITX來說簡直是個災難,暫時我還想象不出用CAMM2的ITX主機板會怎樣麽。至於伺服器領域,由於伺服器CPU的尺寸都非常巨大,讓兩個CAMM2模組縱線排列安裝也不是不行,四個CAMM2模組就能組成8通道,至於那些12通道的怎麽辦我暫時還想像不到,不過伺服器領域肯定會等DDR6出來後再去考慮換掉DIMM插槽的事情,現在最需要更換CAMM2的是那些使用四SO-DIMM插槽設計的移動工作站,還有就那些把LPDDR5x焊在主機板上的輕薄本,其他領域說真的並沒有太大緊迫性。