電壓調節如何助力LPDDR5X提供高效AI用戶體驗？

在以AI為核心的經濟體中，數據是最基本的要素——每一項洞察、每一個預測、每一次決策，都源于對數據的處理。數據的質量、數量和可訪問性，與功能強大的先進算法和大模型同樣重要。

大語言模型 (LLM) 依賴于大量復雜的數據輸入，需要大量的計算資源進行處理。直接在端側設備上運行這些模型（稱為“設備端AI”）需要能夠處理密集型工作負載的高性能硬件。為滿足用戶對快速響應、無縫應用切換、更短加載時間和更長續航時間的期望，移動設備必須支持本地實時AI處理，而無需依賴云端。這種情況下，內存變得至關重要：內存是數據和計算之間的橋梁，只有借助高速內存，處理器才能立即訪問和操作大型數據集。系統的響應能力，取決于內存的性能可否匹配處理器的處理能力。然而，AI處理和高分辨率視頻捕獲等任務需要消耗大量電量。每一項的性能提升都必須考慮相應的代價，在這一領域也不例外，更高水平的響應能力是以電池電量的快速消耗為代價的。因此，為了在提供AI所需速度的同時保持電池續航時間，節能型內存或者低功耗DRAM (LPDRAM) 至關重要。

在近幾代LPDDR（低功耗雙倍數據率）內存中，業界一直致力于突破電壓調節的限制。由于功率是電壓與電流的乘積，因此降低供電電壓水平會直接減少功耗。在功耗較大的高速內存系統中，即使適度降低供電電壓，也能節省大量能源。 

作為新一代移動DRAM，LPDDR5X具有更高的帶寬和電源效率，為降低供電電壓，新規范將曾經整合為一體的VDD2軌重新設計為兩個不同的域：VDD2H（VDD2的高壓域）和VDD2L（VDD2的低壓域）。這種設計允許廠商根據不同的性能需求，進行更精確的電壓調節。

為充分利用這一架構，DVSC（動態電壓和頻率切換控制）和eDVFSC（增強型DVFSC）等技術至關重要。它們可根據工作負載需求動態調整電壓和頻率，使VDD2H能在低速任務期間以較低的電壓運行，從而有助于降低功耗，延長電池續航。

內存組和核心邏輯等高性能器件繼續由VDD2H和VDD1等高壓電源軌供電，以保持速度和響應能力。同時，外圍電路和I/O功能操作由VDD2L和VDDQ等低壓電源軌供電，以在處理低負載任務時降低能耗。

VDD2H和VDD2L的分離，大幅提高了供電靈活性，改善了供電效率，標志著LPDDR5X技術的長足進步。通過識別不需要原有全電壓VDD2電源軌的器件，工程師可以讓系統在低頻活動期間依靠VDD2L供電，從而能在不影響響應能力的前提下降低功耗。

但美光的創新并未止步于此。美光工程師發現，即使是由VDD2H供電的組件也能承受較低的電壓閾值。因此美光工程師引入了低電壓VDD2H (LVDD2H)，這是一種經過微調的VDD2H低電壓版。通過讓VDD2H在接近其最小可運行電壓的LVDD2H模式下運行，除了從分離VDD2L中已經實現的功耗節約之外，還可節省更多功耗。

降低VDD2H的電壓（特別是在高速運行模式下）具有以下幾大關鍵優勢：

• 降低動態和靜態功耗，以及整體能耗

• 改善熱性能，因為功率越低，發熱越少

• 在能效至關重要的移動和嵌入式系統中延長電池續航

通過大量測試與特征分析，美光工程師確定了兩種主要的LVDD2H運行模式：標稱模式和最小模式。 

在標稱模式下，為與生態系統性能相匹配，在8.533–10.7 Gbps數據傳輸速率下電壓水平保持在1.05V，在低于7.5 Gbps數據傳輸速率時降低電壓水平。在最小模式下，LVDD2H在全部數據傳輸速率范圍內降低電壓水平。