DDR4 SDRAM

第四代雙倍資料率同步動態隨機存取記憶體（，簡稱為），是一種高頻寬的電腦記憶體規格。它屬於SDRAM家族的記憶體產品，是自1970年DRAM開始使用以來取代舊有的記憶體規格。

DDR4-SDRAM提供比DDR3/DDR2-SDRAM更低的供電電壓以及更高的頻寬，但由於電壓標準、物理接口等諸多設計與DDR3-SDRAM等的不一致，因此DDR4-SDRAM與前代DDR3/DDR2/DDR等一樣，不會向下相容。現時，超微和英特爾兩大x86處理器廠商推出的大部分處理器產品都支援DDR4-SDRAM。

發展历史
DDR4-2133 ECC 1.2V RDIMM]]
JEDEC，記憶體標準的主體制定組織，在2005年時已經著手DDR3 SDRAM的繼任標準，此時離DDR3標準亮相的2007年還有2年。DDR4的高層級架構原定計劃在2008年完成。

2007年開始就有DDR4標準的一些早前資訊被公開，2008年8月份於三藩市舉行的英特爾開發者論壇（IDF）上，一位來自奇夢達的出席演講嘉賓提供更多關於DDR4的公開資訊。當年關於DDR4的描述中，DDR4將使用30奈米製程、1.2伏的運行電壓、常規匯流排時脈速率在2133MT/s而“發燒級”的有3200MT/s、在2012年推出市場、在2013年它的運行電壓將改進至只有1伏。當時以“New roadmap: More realistic roadmap is 2015”為題公佈DDR4記憶體標準的新時間線，使不少媒體站點報導DDR4的發布將會或已定好推遲至2015年。然而早在2011年初，三星電子、海力士已製造出並公佈全球首支DDR4-SDRAM記憶體模組工程樣品，這個時間剛好是原定計劃上，而且記憶體廠商也開始準備進行DDR4 SDRAM顆粒、模組的大規模商業化生產以達到計劃2012年推出市場的目標。DDR3至DDR4的市場普及過渡速度將比DDR2過渡至DDR3的要快上不少，DDR3花大約5年才從市場佔有率上超過DDR2。自2009年開始，DRAM的製程僅開始遷移至50奈米。2011年1月，三星電子宣布他們已經完成2GB的DDR4 DRAM模組的製造和測試，並公佈全球首支DDR4 SDRAM模組，其DDR4 DRAM顆粒基於30至39奈米之間的製程，資料傳輸率為2133MT/s，運作電壓在1.2V，使用漏極開路（Open Drain）技術（從製造GDDR圖形記憶體的工藝改造而來）並且表現出比同規格DDR3模組低40%的耗電量。

三個月以後（即2011年4月），海力士宣布運作於2400MT/s資料速率的2GB DDR4記憶體模組面世，運作電壓同樣在1.2V，也採用30至39奈米的製程（未具體指明），

2012年5月，美光科技宣布他們將在2012年後期使用30奈米製程生產DRAM及快閃記憶體顆粒。

2012年9月，JEDEC宣布DDR4 SDRAM的最終規格，正式成為DDR3 SDRAM的後繼記憶體標準。

未來市場發展
2013年4月，一名新聞作家對國際數據集團（IDG）旗下的國際數據資訊（IDC）的關於DDR4 SDRAM製造生產的相關調查發表看法。其中指出，隨著行動式運算平台以及相關裝置的日益普及——它們都使用效能較低但極低功耗的記憶體，傳統桌上型運算平台的市場增長緩慢，以及記憶體廠商市場份額的鞏固以及製造流程業務的整合（即記憶體顆粒以及記憶體模組的製造同屬於記憶體廠商的業務，如三星電子），這些就意味著RAM行業的利潤空間將十分低下。結果就是他們會尋求保費定價的方式來保證營業利潤，以支持龐大的研發費用以向市場推出新技術，但是要做到這樣是十分困難的，而且市場容量已轉移至其它領域上；根據iSupply的報導指出，SDRAM製造商和晶片組開發者在某種程度上處於「進退兩難的境地」，「沒有人(消費者)願意花大錢購買DDR4的產品，而價位低，利潤也低，造成製造商對這產品的生意興致缺缺」。

支援產品
實際可支援DDR4記憶體的主機板、處理器產品於2014年面世，包括英特爾、超微於2014年下半年發布的處理器。2014年第二季度已經有帶有ECC校驗功能的產品推出市場，無ECC校驗功能的型號在2014年第三季度推出。超微在2014年發布的「Hierofalcon」系統晶片（SoC）開始支援DDR4記憶體。而英特爾早在2014年Haswell-E的路線圖上計劃支援DDR4，2014年底發布的「Haswell-E」核心之處理器是英特爾首款支援DDR4 SDRAM的產品。此時，已經有不少DDR4記憶體模組持續鋪貨中。目前Intel的Coffe Lake、Kaby Lake、Skylake、Haswell-E和Broadwell-E處理器架構全面支持DDR4記憶體，而它們當中Kaby Lake和Skylake保留DDR3和LPDDR3的支援（LPDDR3主要是低功耗處理器，即型號中帶Y的產品線，它們禁用DDR4記憶體控制器）。

2014年8月下旬，英特尔发布支持DDR4内存，基于Haswell-E/EP核心的Core i7-5900/5800处理器系列以及配套的X99芯片组，支持四通道内存技术。是全球首款支援DDR4内存的处理器。此外還採用與LGA 2011不相容的LGA 2011v3插座，與使用DDR3記憶體的前代型號有所區分。

2015年8月上旬，英特爾發布Skylake微架構的CPU，Core i7-6700K和Core i5-6600K以及Z170晶片組，支援DDR4。其後除了Core m系列不支援DDR4之外，Core i全系列型號均全數支援，不過這些處理器同時也支援DDR3L記憶體（低電壓版DDR3記憶體），只是DDR3L和DDR4不能同時使用，只能二者擇其一。

2016年8月，超微發表最後一代基於Bulldozer微架構、核心代號「Bristol Ridge」的AMD APU，僅支援DDR4 SDRAM，採用Socket AM4插座。2017年3月發表的基於Zen微架構的Ryzen系列處理器上，這些處理器也使用Socket AM4，僅支援DDR4記憶體。

效能提升
與DDR3 SDRAM相比，DDR4 SDRAM擁有更高的時脈速率以及資料傳輸速率，初期支援2133至4266MT/s的資料傳輸率，而對於DDR3，JEDEC制定的標準也僅從800至1600MT/s，後期才擴展至2133MT/s，非標準的也只有規格強大但產量較少的2400MT/s。而且，在效能提升的前提下，還比DDR3 SDRAM擁有更好的功耗表現，得益於更高的記憶體顆粒製程以及DDR4-{只}-有1.05V至1.2V的供電電壓（DDR3的為1.2V至1.65V），最大電流值僅和DDR3相當。對於伺服器市場，還提供Banks切換特性，但也就這樣使得伺服器用DDR4記憶體與桌面版本的DDR4記憶體從物理層面上就無法互用。

技術細節
、DDR2、DDR3和DDR4 SDRAM的物理尺寸對比（均為桌機型DIMM模組）]]
DDR4相較於前代的DDR3的優勢，主要是更高的模組密度（容量單位體積容量更大）、操作電壓更低（功耗降低）以及頻寬增加三方面。
容量
相較於DDR3，DDR4理論上每根DIMM模組能達到512GiB的容量，而DDR3每個DIMM模組的理論最大容量僅128GiB；一個rank單元內的bank單元數量增長至16個（4個bank選擇位元），每個DIMM模組最高擁有8個rank單元。DDR4的規格中一開始也包含有標準的3D堆疊製程，另外在伺服器平台上，還可選可切換記憶體bank的功能。

DDR4規格中也為x4、x8、x16等記憶體裝置定義了標準。

資料傳輸
最初三星的技術文檔中表示DDR4的資料傳輸率也從2133MT/s起跳，由於DDR4記憶體的預取沒有變動，僅以拉升運作時脈來提升傳輸率、傳輸延時也較高，而恰恰初面世時DDR4的運作時脈有普遍較低（1866～2400MT/s之間，更高的規格又多為XMP/AMP超頻設定檔來產生），這麼低的運作時脈下實際的效能表現相比DDR3的並不會有太多出彩之處，除非大幅度地提升時脈。不過在2017年，一些有實力的廠商已經能將DDR4記憶體模組的資料傳輸率設定至3200MT/s之譜並能穩定運行，頻寬表現也足夠突出。

傳輸協議還有些以下改變：，最大字線電壓峰值2.5V（VPP）

命令編碼
儘管運行方式與前代的DDR3、DDR2等基本相同，而DDR4還是相對於前幾代SDRAM的命令格式上作出了修改。一個新命令信號「/ACT」用來指示激活（open row，開行）命令。

激活命令需要比任何其它的命令更多的位址位元數（在一個8Gb的部分需要18列位址位元數），因此當 /ACT 命令處於高電平時其高位元是閒置時，標準的「/RAS」、「/CAS」以及「/WE」信號是和位址位元的高位共用的。先前已編碼的一個激活命令是不使用 /RAS=L、/CAS=H 以及 /WE=H 這樣的組合的。

就如以往的SDRAM編碼，A10被用於選取命令變體：自動預充電存取命令，和對單個bank單元與全部bank單元預充電命令的選取。它也選取ZQ校準命令的兩個變體。

另外，A12被用作請求突發突變（burst chop）：在 4 transfers 進行以後截斷一個 8-transfer 突發。儘管直到8個傳輸時間過去之前bank仍然處於忙碌狀態並且其他命令不可用，不同的bank可供存取。

同樣，bank的位址數量也被大幅提升。每個DRAM裏有4個bank選取位元可用來選取多達16個bank單元：兩個bank位址位元（BA0、BA1），和兩個bank群組位元（BG0、BG1）。當在同一個bank群組中存取不同的bank單元時會有另外的時間限制；在不同的bank群組中，存取一個bank比以往的更快。

另外，3個晶片層選取信號（C0、C1、C2），允許最多8個堆疊式晶片層封裝於一塊DRAM封裝上。這可以更有效地充當3個以上的bank單元選取位元，使選取總數達到7（可以定位128個bank單元）。

注：

舊有的標準傳輸率僅為1600、1866、2133以及2400MT/s

積體電路設計：每個PIN的之間的寬度極其接近（而每個PIN的寬度改為0.85毫米而非1.0毫米）以便符合標準的5¼英寸()的DIMM模組寬度，標準的模組高度小幅增加到(而非)以使信號佈線更容易，模組厚度也從1.0毫米增加到1.2毫米以容納更多的信號層。

另有288 PIN的R-DIMM模組，供伺服器主機板使用，除PIN數量、更精確更精確的電氣效能要求（但和U-DIMM一樣是1.2V工作電壓）、支援ECC以外，和U-DIMM相近，但和U-DIMM不能互用。

此回，DDR4-xxxx以及PC4-xxxx中的「xxxx」都代表資料傳輸率（MT/s），「DDR4-xxxx」適用於記憶體晶片而「PC4-xxxx」則用於已組裝完成的DIMM記憶體模組。此前DDR3以及更早的模組，標示記憶體的頻寬（MB/s），所以像是PC4-1866對比PC3-14900，它們的頻寬是一樣的。模組的峰值頻寬，由資料傳輸率/每秒的資料吞吐量乘以8。乘以8是由於DDR4記憶體模組的資料匯流排為64位元，以此除以8位元每字節而得。

不過往後的標準模組，型號又全數回到原來PCx-xxxxx，頻寬數值標示於型號上。

參見

• SDR SDRAM
• DDR SDRAM
• DDR2 SDRAM
• DDR3 SDRAM
• DDR5 SDRAM
• GDDR6
• RDRAM

腳註
注釋
參考資料
外部連結
JEDEC官方頁面
*[http://www.jedec.org/category/technology-focus-area/main-memory-ddr3-ddr4-sdram Main Memory: DDR3 & DDR4 SDRAM]
*[http://www.jedec.org/standards-documents/docs/jesd79-4 DDR4 SDRAM STANDARD (JESD79-4)]
媒體報導
*[http://news.mydrivers.com/1/256/256288_all.htm 你真的了解DDR4么？看官方全景讲解]
*[http://news.mydrivers.com/1/242/242497.htm 盼星星盼月亮 DDR4标准规范终于公布！]
*[http://www.techbang.com/posts/17190-development-history-of-memory-ddr-and-gddr-difference-in 記憶體10年技術演進史，系統顆粒DDR與顯示顆粒GDDR差在哪？]
*[http://www.techbang.com/posts/18097-ddr4-memory-import-pc-platforms-why-deny-ddr3-ddr4 DDR4 記憶體即將導入個人電腦平台，簡單看懂改朝換代的意義]
*[https://www.computerdiy.com.tw/ddr4-ram/ 二進位的世界：記憶體發展簡史 _ DDR4 VS. DDR3 效能評測]