8533Mhz的LPDDR5X內存，未必有你想的那么快

經(jīng)常關(guān)注我們三易生活的朋友可能還記得，對于5G手機來(lái)說(shuō)高速的內存和閃存非常重要。一方面，這是因為網(wǎng)速的增加使得在線(xiàn)視頻、大型手游的品質(zhì)可以越做越高，對手機的IO吞吐性能提出了更高要求；另外一方面，根據國際電聯(lián)的要求，5G時(shí)代的最終目標是達到20Gbps的網(wǎng)絡(luò )帶寬，這就意味著(zhù)手機至少也得具備與之相應的內存和閃存讀寫(xiě)速度，才有可能充分發(fā)揮高速網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)勢。

正因如此，自2019年秋季國內市場(chǎng)5G正式商用以來(lái)，各上游廠(chǎng)商都在快速迭代手機的內存、閃存技術(shù)標準。例如，2019年秋季的驍龍855+，使用的還是LPDDR4X-4266的標準，到了2020年初的驍龍865，就升級為LPDDR5-5500，而到了2020年底，驍龍888所支持的內存速率，更是進(jìn)一步提升到了LPDDR5-6400。

不僅如此，前不久JEDEC（Joint Electron Device Engineering Council，電子工程設計發(fā)展聯(lián)合協(xié)會(huì )）剛剛批準了名為“LPDDR5X”的最新低功耗設備內存標準。根據官方資料顯示，LPDDR5X的等效工作頻率可高達8533MHz，并且很有可能會(huì )被下一代旗艦5G SoC驍龍898第一時(shí)間采用。換而言之，最快在今年年內，旗艦機型內存速度就將有著(zhù)高達33%的大幅提升，而其所帶來(lái)的程序安裝、下載、加載、5G緩存等場(chǎng)景下的速度提升，也將為頂級智能手機產(chǎn)品樹(shù)立一個(gè)新的標桿。

不過(guò)對于一些既玩手機，又鉆研PC的小伙伴來(lái)說(shuō)，看到LPDDR5X這個(gè)“8533MHz”的頻率數字可能就會(huì )不淡定了。要知道，現在（2021年8月）PC平臺上能買(mǎi)到最快的內存條，規格也才只有DDR4-5200，而對于大部分用戶(hù)來(lái)說(shuō)，電腦里用的可能都還是3000MHz不到的DDR4內存。如此一來(lái)，看到手機里都將用上“LPDDR5X”，并且頻率還這么高，感覺(jué)到有些百味雜陳自然也是在所難免的。

但問(wèn)題就在于，“LPDDR5X-8533”真的有大家想象的那么先進(jìn)，那么快嗎？這可能就未必了。

首先，LPDDR5X與DDR5其實(shí)沒(méi)啥關(guān)系

雖然從名稱(chēng)上來(lái)看，LPDDR5X看起來(lái)與DDR5很像，但實(shí)際上正如顯卡專(zhuān)用的GDDR顯存和PC上的DDR內存幾乎沒(méi)有任何關(guān)系一樣，LPDDR標準本質(zhì)上也是一個(gè)獨立發(fā)展的標準。只不過(guò)現在LPDDR剛好發(fā)展到了第五代而已，所以就會(huì )給人造成“LPDDR5”或者“LPDDR5X”與PC上DDR5有關(guān)的錯覺(jué)。

當然，按照目前LPDDR標準的發(fā)展速度，我們完全有理由相信，其很有可能在未來(lái)一兩年內就發(fā)展出“LPDDR6”甚至“LPDDR7”。到了那個(gè)時(shí)候，PC平臺的DDR5內存可能才剛剛開(kāi)始普及，自然也就不會(huì )有人認為L(cháng)PDDR與DDR之間有關(guān)系了。

其次，LPDDR5X的8533MHz并非真實(shí)運行頻率

解釋完了LPDDR5X的標準命名問(wèn)題，接下來(lái)我們就要談?wù)勂涓哌_8533MHz的“頻率”了。

首先我們用一句話(huà)來(lái)概括事情的真相，那就是LPDDR5X-8533的運行頻率有沒(méi)有8533MHz？沒(méi)有。但它確實(shí)能達到8533MHz內存該有的速度。

這是怎么回事呢？要理解這一點(diǎn)，其實(shí)就需要回溯到差不多2000年左右。在當時(shí)那個(gè)年代，PC上的主流CPU還是奔騰2、奔騰3。而當時(shí)電腦使用的內存也不是現在的DDR家族，而是一種叫做SDRAM的內存。

SDRAM的全稱(chēng)是Synchronous DRAM，也就是同步動(dòng)態(tài)隨機存儲器。其中的“同步”這個(gè)詞十分重要，因為它描述了SDRAM內存的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)特性，那就是SDRAM每工作一個(gè)時(shí)鐘周期，就進(jìn)行一次讀或寫(xiě)數據傳輸（TTransfers）操作，同時(shí)它每一次操作只能傳輸1bit（1比特，也就是一個(gè)0或者1的信號）的數據量。

因此對于運行頻率為100MHz（兆赫茲）的SDRAM內存來(lái)說(shuō)，它在1秒鐘內能進(jìn)行的傳輸操作次數就是100MT（兆次傳輸），傳輸的數據量就是100Mb（兆比特）。正因如此，當我們描述一個(gè)SDRAM內存的速度時(shí)，其實(shí)就有了三種可用的單位。

我們可以說(shuō)這個(gè)內存的運行頻率是100MHz、它的工作速度是100MT/s，或者它的傳輸帶寬是100Mbps。

但當DDR系列內存出現的時(shí)候，問(wèn)題就開(kāi)始復雜了起來(lái)。因為DDR內存使用了一種叫做數據預取的技術(shù)，簡(jiǎn)單來(lái)理解的話(huà)，它本質(zhì)上就是讓多個(gè)bit的數據在一次工作周期里同步讀或者寫(xiě)。

比如初代DDR內存是2n預取、DDR2是4n預取、DDR3是8n預取。所以實(shí)際運行頻率100MHz的DDR、DDR2和DDR3內存，它們的傳輸帶寬就分別是200Mbps、400Mbps和800Mbps。

然而當時(shí)的內存廠(chǎng)商擔心如果用帶寬來(lái)作為標識的話(huà)，哪些習慣了以“頻率”做標準的消費者可能會(huì )看不懂。而如果以真實(shí)的運行頻率去標識，就會(huì )出現“更快的內存實(shí)際頻率反而更低”的尷尬狀況，更容易造成消費者的困惑。（例如DDR3-1333內存的實(shí)際運行頻率是166MHz，其實(shí)比DDR2-800內存的200MHz要低）

為了解決這個(gè)問(wèn)題，從初代DDR內存開(kāi)始，整個(gè)行業(yè)就發(fā)明了一套新的命名體系。這就是所謂的“等效頻率”、“等效傳輸次數”、“等效帶寬”。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是把最初的SDRAM視為“1”，然后其他所有內存按照性能倍率，直接標注相對于SDRAM的性能水準。

比如說(shuō)LPDDR5X-8533內存，其預取倍率為16n，所以它的實(shí)際運行頻率其實(shí)是8533Mhz÷16=533MHz。相比之下，我們所熟悉的PC上的DDR4內存，因為使用的是8n預取，因此在等效頻率4800MHz的情況下，實(shí)際運行頻率其實(shí)就已經(jīng)高達600MHz，比“LPDDR5X”的真實(shí)頻率還要更快一些。

最重要的是，手機SoC的內存位寬它高不起來(lái)

當然，雖然PC上的DDR4-4800內存真實(shí)頻率比手機上的LPDDR5X-8533更高，但正如我們前文中所說(shuō)的那樣，更高的“等效頻率”的確意味著(zhù)LPDDR5X-8533內存是要比DDR4-4800更快的。

但是這個(gè)“更快”其實(shí)還有一個(gè)限定條件，那就是它僅僅只是指單個(gè)內存顆粒的讀寫(xiě)速度，并不能代表整個(gè)內存模組的真實(shí)工作帶寬。

為什么這么說(shuō)？因為不管是現代PC還是手機里的CPU，它們與內存之間都采用了多通道、多bit的連接方式。而在這個(gè)連接方式的規格（也就是俗稱(chēng)的位寬）上，PC是比手機要高出了太多太多的。

舉例而言，前文提到的LPDDR5X-8533內存，所連接CPU的規格是4通道，每通道16bit。因此它理論上的真實(shí)速寫(xiě)速度，最高應該能夠達到8533Mbps÷8×4×16=68.2GB/s。相比之下，目前PC上最普及的家用CPU內存控制器則是2通道，每通道64bit的規格。此時(shí)如果使用DDR4-5200內存并支持的情況下，那么實(shí)際的讀寫(xiě)速度就是5200Mbps÷8×2×64=83.2GB/s。

支持8通道內存的銳龍線(xiàn)程撕裂者PRO 3995WX CPU

而如果是按照目前PC上最高端工作站CPU 8通道內存控制器、DDR4-3200的規格，帶寬則可以高達3200Mbps÷8×8×64=204.8GB/s。這就意味著(zhù)盡管DDR4-3200內存本身并不算多快，但由于處理器的位寬夠高，最終的內存訪(fǎng)問(wèn)速度，顯然要比手機里的“LPDDR5X”快到不知哪里去了。