Diferencias entre memorias DDR4 y LPDDR4, ¿por qué no son compatibles?

Diferencias entre memorias DDR4 y LPDDR4, ¿por qué no son compatibles?

Javier López

Algunos usuarios cuando leen DDR4 y LPDDR4 tienen una duda tan típica como sencilla de explicar, ¿qué diferencias hay entre ellas? Lo cierto es que aunque sus nombres tienden a equipararlas tecnológicamente hablando, sus diferencias son bastante palpables y por ello representan dos sectores totalmente distintos donde incluso las industrias finales donde terminan parando no tienen nada que ver. Entonces, ¿por qué no son compatibles, donde están sus similitudes?

Para entender estos dos tipos de memoria hay que tener en cuenta las necesidades del mercado, ya que cada una de ellas se enfoca a objetivos distintos. Por ello, los conceptos básicos son importantes para comenzar a entender sus diferencias en cuanto a prestaciones y características.

Tres categorías definidas por el JEDEC para cada tipo de memoria

Tipos-de-RAM

El JEDEC determina tres grandes campos a tratar cuando hablamos actualmente de memoria RAM:

  • DDR (estándar)
  • DDR (mobile)
  • Graphics DDR

La última de ellas está enfocada a tarjetas gráficas y mantiene sus propios estándares que poco tienen que ver con las dos restantes que son las que nos interesan. Por lo tanto, la DDR estándar tal y como la conocemos en PC está indicada para su uso tanto en servidores, como en escritorio, productos de consumo e incluso en algunos casos, portátiles.

Suelen ser memorias de un mayor tamaño, con mayores canales disponibles, anchos de banda muy grandes, voltajes superiores así como sus velocidades finales y adquieren una mayor densidad general por módulo.

En este grupo entran desde la SDRAM hasta la última DDR5 que está a punto de ver la luz, pasando por supuesto por la nombrada DDR4 en la que nos encontramos.

La DDR mobile, como así la explica el JEDEC, es una memoria también de amplio alcance en el mercado, ya que llega desde portátiles, coches, teléfonos o smartphones hasta sistemas AIO. Sus características son relativamente opuestas a la de su competidora estándar: anchos de banda inferiores, menos densidad y menor velocidad, pero al mismo tiempo también requieren un voltaje muy inferior, lo que las hace perfectas para equipos donde el consumo es clave.

Diferencias entre DDR4 y LPDDR4

DDR4 vs LPDDR4

Fuera de todo lo comentado hay dos factores clave que determinan las diferencias más exhaustivas entre estos dos tipos de memoria: su topología y el soporte para PLL.

En cuanto a topología, es un factor muy simple de entender, ya que las memorias DDR4 llegan en formato DIMM, mientras que las LPDDR4 en su gran mayoría se ofrecen en formato PoP y MCP como el llamado Point to Point.

La gran diferencia llega desde el soporte para PLL (Phase Lock Loops), ya que esta tecnología consigue tres factores clave que marcan un antes y un después en DDR4 frente a LPDDR4:

  • Maximiza la frecuencia de funcionamiento de un sistema de memoria.
  • Aumenta el rendimiento de la DRAM.
  • Mejora el rendimiento de la DRAM y reduce los costos de producción.

Los sistemas que se comunican sincrónicamente usan una señal de reloj como referencia de temporización para que los datos se puedan transmitir y recibir con una relación conocida mediante esta referencia. Una dificultad para mantener esta relación es que las variaciones de proceso, voltaje y temperatura pueden alterar la relación de tiempo entre el reloj y las señales de datos, lo que resulta en márgenes de tiempo reducidos.

Este problema empeora a medida que aumentan las velocidades de señalización, lo que limita la capacidad de los sistemas para comunicar datos a velocidades más altas.

A medida que el proceso, el voltaje y la temperatura varían, las características de temporización de salida y el controlador de salida cambian, lo que hace que la ventana válida de datos también cambie. Para transmitir y recibir datos a altas velocidades, es necesario abordar esta variación de temporización, siendo la principal diferencia que se obtiene frente a LPDDR4.

PLL, la mayor de las diferencias entre estos dos tipos de memoria

DLL-PLL-on-DRAM-2-of-4

Phase Lock Loops (PLL) se creó para mantener una relación de tiempo fija entre las señales en entornos donde las variaciones de proceso, voltaje y temperatura hacen que estas relaciones cambien con el tiempo. PLL funciona comparando continuamente la relación entre dos señales y proporcionando retroalimentación para ajustar y mantener una relación fija entre ellas.

Esta innovación tan importante resultó en un aumento de la velocidad de señalización, en comparación con las tecnologías DRAM alternativas y fue creada por Rambus.

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Un elemento crítico de la DLL es el detector de fase, que detecta las diferencias de fase entre el reloj y los datos de salida. El detector de fase detecta esta diferencia de fase y envía información de control a través de un filtro de paso bajo una línea de retardo variable que ajusta el tiempo del reloj interno para mantener la relación de tiempo deseada.

DLL-PLL-on-DRAM-4-of-4

La LPDDR4 al no disponer de DLL ve limitado su rendimiento debido a los problemas para alcanzar mayores velocidades, ya que aunque el JEDEC especifique nuevos estándares mínimos, las memorias DDR4 están actualmente a unos niveles de rendimiento y velocidad muy por encima de LPDDR4.