从四通道到LPDDR4X重新认识手机内存

随着高通骁龙835和联发科Helio P20/X30的出现，一项名为LPDDR4X的内存技术浮出了水面。借着这个机会，让我们再来仔细探究一番与手机内存相关的诸多技术吧。

内存的通道指数

提起“双通道”，电脑玩家想必非常熟悉。单通道内存系统内置1个64bit的内存控制器，而双通道内存的意义就是将2个64bit的内存控制器合并，实现128bit的内存位宽，从而在理论上把内存带宽提高一倍（图1）。然而，双通道内存除了可以较为明显地提升集成显卡的性能，对独立显卡平台的性能却没有多少增益效果。

在智能手机领域，双通道内存的原理和电脑相似，而且可以换来更好看的跑分成绩。以联发科旗下的Helio P10和联发科Helio X20为例，前者支持单通道LPDDR3-933MHz内存（图2），后者支持双通道LPDDR3-800MHz内存（图3），二者在安兔兔测试中RAM内存的差距显著。

在过去的很长一段时间，双通道内存始终是高端处理器的专利，面向主流或低端市场的处理器则普遍仅支持单通道。好消息是，高通骁龙835将带来对四通道内存模式的支持，在内存性能上将有进一步的提升。与此同时，无论是骁龙660还是联发科的Helio P20，这些面向主流市场的手机处理器也将双通道内存纳入了标配功能。可以预见，智能手机内存距离大范围的“脱单（通道）”不远了。

重新认识LPDDR RAM

看到这里可能很多读者都会冒出一个疑问：手机内存是LPDDR3或LPDDR4，它们和电脑领域的DDR3或DDR4有啥区别呢？

简单来说，LPDDR RAM是“低功耗双倍数据速率内存”的缩写，与电脑领域的DDR3内存相比可以在带来等效性能（速度）的同时，兼顾更少的能源消耗（省电）。在产品形态上，LPDDR RAM也是以颗粒性为主（图4），可以直接焊在手机的主板上。

以LPDDR4和DDR4为例，LPDDR4的总线位宽要更小一些，所以前面提到的“等效性能”还是存在略微的缩水，但是与更小的功耗开销相比，这点耗损也就可以接受了。毕竟对智能手机而言，更小的硬件功耗换来的可是实实在在的续航提升。

需要注意的是，LPDDR RAM并非是智能手机的“专利”，很多超轻薄笔记本（如新MacBook）和PC平板二合一设备（如Surface），它们也都采用了LPDDR3/LPDDR4规格的板载内存（图5）。

全面进入LPDDR4时代

除了通道数量以外，工作频率也是影响内存性能的关键参数。在LPDDR3时代，其工作频率多以800MHz或933MHz为主，已经跟不上核心架构（如Cortex-A72/A73）升级的脚步了。于是，天生更快的LPDDR4内存便出现了，并一举将工作频率提升到了1600MHz甚至更高。

增加内存频率虽然可以提升性能，但同时也会带来更大的功耗，这不与智能手机领域追求更少能源消耗的硬件发展趋势相悖吗？没错，所以LPDDR4在提升频率的同时，还将运行电压从LPDDR3时代的1.2V下降到了1.1V，足以弥补频率增加带来的电量耗损。同时，LPDDR4还改进了低频节能模式，手机可以在执行简单后台任务的同时将内存的时钟频率降下来，从而实现动态的节能效果。

正如引言所述，继LPDDR4之后，“LPDDR4X”概念也伴随着最新手机处理器出炉了。我们可以将LPDDR4X理解为LPDDR5之前的一个过渡技术，它最大的改进就是进一步提升了带宽，工作电压进一步降到了0.6V，从而实现了更高性能、更小功耗（图6）。

好消息是，这一次LPDDR4X并非旗舰处理器的专利，像骁龙660和联发科Helio P20这种主流级别的处理器同样得以支持。只是，LPDDR4X在Helio P20身上属于“可选功能”，它同时也支持单通道的LPDDR3，能否用上最新的LPDDR4X技术还得看厂商对产品的具体定位和成本预算。

手机内存的PoP能力

手机的身板很小，它的内部空间可谓寸土寸金。为了节省出更多的空间来安置更大的电池，PoP（元件堆叠装配技术，Package on Package）封装技术便浮出了水面。

支持PoP是手机内存的基本特性之一，通过这一技术就能将处理器芯片和内存芯片封装（叠放）在一起。这样做的好处有两点，第一是两个部件合二为一，减少了电路板上的空间占用，让电路板可以缩小，腾出更多空间用于放置电池；第二则是处理器需要通过金属引线频繁访问内存，叠放可以使得引线的长度最短，从而降低线路噪音、访问延迟、电力损耗。

如今绝大多数手机都采用了PoP的方式，让处理器和内存芯片玩起了叠罗汉的游戏，而且大都是处理器在下、内存在上（图7）。理论上PoP封装的内存和处理器芯片可以通过热风枪将中间衔接的锡吹软，再用镊子钳将它们分离开来。