DDR2 SDRAM

전자 공학에서 DDR2 SDRAM은 DDR (DDR) 동기식 동적 랜덤 액세스 메모리 (SDRAM) 인터페이스다. 이는 JEDEC 표준(JESD79-2)이며, 2003년 9월에 처음 발표되었다. DDR2는 기존의 DDR SDRAM 사양을 계승했으며, 2007년에 DDR3 SDRAM에 의해 계승되었다. DDR2 DIMM은 DDR3와 상위 호환되지 않으며, DDR과도 하위 호환되지 않는다.

DDR SDRAM과 마찬가지로 데이터 버스를 더블 펌핑(버스 클럭 신호의 상승 및 하강 에지 모두에서 데이터를 전송)하는 것 외에도, DDR2는 내부 클럭을 데이터 버스 속도의 절반으로 실행함으로써 더 높은 버스 속도를 허용하고 더 낮은 전력을 요구한다. 이 두 가지 요소가 결합되어 내부 클럭 사이클당 총 4회의 데이터 전송이 이루어진다.

DDR2 내부 클럭은 DDR 외부 클럭 속도의 절반으로 실행되므로, DDR과 동일한 외부 데이터 버스 클럭 속도에서 작동하는 DDR2 메모리는 동일한 대역폭을 제공하면서도 더 나은 레이턴시를 가질 수 있다. 또는 DDR보다 2배 높은 외부 데이터 버스 클럭 속도에서 작동하는 DDR2 메모리는 동일한 레이턴시로 2배의 대역폭을 제공할 수 있다. 최고 등급의 DDR2 메모리 모듈은 최고 등급의 DDR 메모리 모듈보다 최소 2배 빠르다.
시중에서 구할 수 있는 DDR2 DIMM의 최대 용량은 8 GB이지만, 해당 DIMM에 대한 칩셋 지원과 가용성은 드물며 일반적으로 DIMM당 2 GB가 더 많이 사용된다.

 역사 
DDR2 SDRAM은 2001년 삼성에 의해 처음 생산되었다. 2003년, JEDEC 표준 기구는 DDR2 개발 및 표준화에 기여한 공로로 삼성에 기술 인정상(Technical Recognition Award)을 수여했다.

DDR2는 2003년 2분기에 두 가지 초기 클럭 속도인 200 MHz(PC2-3200으로 명명) 및 266 MHz(PC2-4200)로 공식 출시되었다. 두 제품 모두 더 높은 레이턴시로 인해 총 액세스 시간이 길어져 기존 DDR 사양보다 성능이 떨어졌다. 그러나 기존 DDR 기술은 약 200 MHz(400 MT/s)의 클럭 속도에서 한계에 도달했다. 더 높은 성능의 DDR 칩이 존재하지만, JEDEC은 이를 표준화하지 않겠다고 밝혔다. 이러한 칩들은 대부분 제조사에서 더 높은 클럭 속도로 작동할 수 있는지 테스트하고 등급을 매긴 표준 DDR 칩이다. 이러한 칩들은 낮은 클럭의 칩보다 훨씬 더 많은 전력을 소비하지만, 통합 그래픽 렌더링과 같이 대역폭에 의존하는 작업을 제외하고는 실제 성능 개선이 거의 없었다. DDR2는 2004년 말에 더 낮은 레이턴시를 가진 모듈이 출시되면서 구형 DDR 표준에 대해 경쟁력을 갖추기 시작했다.

 사양 

 개요 
섬네일|PC2-5300 DDR2 SO-DIMM (노트북용)
섬네일|right|데스크톱 PC용 메모리 모듈 비교 (DIMM)
섬네일|right|휴대용/모바일 PC용 메모리 모듈 비교 (SO-DIMM)

DDR2와 DDR SDRAM의 주요 차이점은 프리페치(prefetch) 길이의 증가다. DDR SDRAM에서 프리페치 길이는 워드의 각 비트당 2비트인 반면, DDR2 SDRAM에서는 4비트다. 액세스하는 동안 4비트 깊이의 프리페치 큐에서 4비트를 읽거나 쓴다. 이 큐는 두 번의 데이터 버스 클럭 사이클(각 클럭 사이클마다 2비트의 데이터를 전송) 동안 데이터 버스를 통해 데이터를 수신하거나 전송한다. 프리페치 길이를 늘림으로써 DDR2 SDRAM은 DRAM 어레이에 액세스하는 속도를 두 배로 높이지 않고도 데이터 버스를 통해 전송할 수 있는 데이터 속도를 두 배로 늘릴 수 있었다. DDR2 SDRAM은 과도한 전력 소비 증가를 피하기 위해 이러한 구조로 설계되었다.

DDR2의 버스 주파수는 전기적 인터페이스 개선, 온다이 터미네이션, 프리페치 버퍼, 오프칩 드라이버를 통해 강화되었다. 그러나 그 대가로 레이턴시가 크게 증가했다. DDR2 프리페치 버퍼는 4비트 깊이인 반면, DDR은 2비트 깊이다. DDR SDRAM의 일반적인 읽기 레이턴시가 2~3 버스 사이클인 반면, DDR2의 읽기 레이턴시는 3~9 사이클 사이일 수 있으나 일반적인 범위는 4~6 사이다. 따라서 DDR2 메모리는 동일한 레이턴시를 달성하기 위해 데이터 속도를 두 배로 높여서 작동해야 한다.

증가한 대역폭에 대한 또 다른 비용은 DDR SDRAM 및 SDR SDRAM과 같은 이전 세대 메모리의 TSSOP 패키지에 비해 제조 비용이 더 많이 들고 조립이 어려운 BGA 패키지로 칩을 패키징해야 한다는 점이다. 이러한 패키징 변경은 더 높은 버스 속도에서 신호 무결성을 유지하기 위해 필요했다.

전력 절감은 주로 다이 미세화를 통한 제조 공정 개선으로 달성되었으며, 이로 인해 작동 전압이 낮아졌다(DDR의 2.5 V에 비해 1.8 V). 낮은 메모리 클럭 주파수는 가장 높은 데이터 속도를 요구하지 않는 응용 프로그램에서 전력 소비를 줄일 수 있게 한다.

JEDEC에 따르면JEDEC JESD 208  (section 5, tables 15 and 16) 최대 권장 전압은 1.9볼트이며, 서버나 기타 미션 크리티컬 장치와 같이 메모리 안정성이 중요한 경우 이를 절대적인 최대값으로 간주해야 한다. 또한 JEDEC은 메모리 모듈이 영구적인 손상을 입기 전까지 최대 2.3볼트까지 견뎌야 한다고 명시하고 있다(단, 해당 전압 레벨에서 실제로 올바르게 작동하지 않을 수도 있다).

 칩 및 모듈 
컴퓨터에서 사용하기 위해 DDR2 SDRAM은 240개의 핀과 하나의 배치 노치가 있는 DIMM 형태로 공급된다. 노트북용 DDR2 SO-DIMM은 200개의 핀을 가지며 명칭에 추가로 S가 붙어 식별되기도 한다. DIMM은 최대 전송 용량(종종 대역폭이라고 함)으로 식별된다.

+ DDR2 SDRAM 표준 비교 명칭 칩 버스 타이밍 표준 유형 모듈클럭 속도  사이클 시간 사이클 시간은 I/O 버스 클럭 주파수의 역수다. 예: 1/(100 MHz) = 클럭 사이클당 10 ns. 클럭 속도  전송 속도  대역폭 (MB/s) CL-T-T CAS 레이턴시  DDR2-400 B PC2-3200 100 10 200 400 3200 3–3–3 15 C 4–4–4 20 DDR2-533 B PC2-4200 133 7.5 266 533 4266 3–3–3 11.25 C 4–4–4 12 DDR2-667 C PC2-5300 166 6 333 667 5333 4–4–4 12 D 5–5–5 12 or 15 DDR2-800 C PC2-6400 200 5 400 800 6400 4–4–4 10 D 5–5–5 12.5 E 6–6–6 12 or 15 DDR2-1066 D PC2-8500 266 3.75 533 1066 8533 5–5–5 9.375 E 6–6–6 11.25 F 7–7–7 13.125

+ 유사 모듈 간의 상대적 속도 비교 PC-5300 PC-6400 5–5–5 4–4–4 6–6–6 5–5–5 4–4–4 PC2-3200 4–4–4  +33%  +66%  +33%  +60%  +100% PC2-3200 3–3–3  =  +25%  =  +20%  +50% PC2-4200 4–4–4  =  +25%  =  +20%  +50% PC2-4200 3–3–3  −25%  −6%  −25%  −10%  +13% PC2-5300 5–5–5  =  +25%  =  +20%  +50% PC2-5300 4–4–4  −20%  =  −20%  −4%  +20% PC2-6400 6–6–6  =  +25%  =  +20%  +50% PC2-6400 5–5–5  −17%  +4%  −16%  =  +25% PC2-6400 4–4–4  −33%  −17%  −33%  −20%  = PC2-8500 7–7–7  −13%  +9%  −13%  +5%  +31% PC2-8500 6–6–6  −25%  −6%  −25%  −10%  +13% PC2-8500 5–5–5  −37%  −22%  −37%  −25%  −6%

alt=DDR2 P vs F Server DIMM's Notch Positions compared|섬네일|DDR2 P 및 F 서버 DIMM의 노치 위치 비교
대역폭 및 용량 변체 외에도 모듈은 다음과 같은 기능을 가질 수 있다:

 선택적으로 ECC 메모리를 구현할 수 있다. 이는 더 나은 신뢰성을 위해 사소한 오류를 수정하고 주요 오류를 감지하는 데 사용되는 추가 데이터 바이트 레인이다. ECC가 있는 모듈은 명칭에 추가로 ECC가 붙어 식별된다. PC2-4200 ECC는 ECC가 있는 PC2-4200 모듈이다. 명칭 끝에 패리티(parity)를 의미하는 P를 추가할 수 있다(예: PC2-5300P).
 alt=Intel ® 6402 Advanced Memory Buffer|섬네일|인텔 ® 6402 어드밴스드 메모리 버퍼"레지스터드"(registered, "버퍼드"라고도 함) 처리될 수 있으며, 이는 신호를 전기적으로 버퍼링하여 신호 무결성을 개선한다(따라서 잠재적으로 클럭 속도와 물리적 슬롯 용량이 증가함). 다만 추가 클럭으로 인해 레이턴시가 증가한다. 이러한 모듈은 명칭에 추가로 R이 붙어 식별되는 반면, 비-레지스터드(일명 "언버퍼드") RAM은 명칭에 추가로 U가 붙어 식별될 수 있다. PC2-4200R은 레지스터드 PC2-4200 모듈이며, PC2-4200R ECC는 동일한 모듈에 ECC가 추가된 것이다.
 F 또는 FB로 지정되는 풀리 버퍼드(fully buffered) 모듈일 수 있으며, 다른 클래스와 노치 위치가 다르다. 풀리 버퍼드 모듈은 레지스터드 모듈용으로 제작된 메인보드에서 사용할 수 없으며, 노치 위치가 달라 물리적으로 삽입이 불가능하다.

참고:
 레지스터드와 언버퍼드 SDRAM은 일반적으로 동일한 채널에서 혼용할 수 없다.
 2009년 기준으로 최고 등급의 DDR2 모듈은 533 MHz(1066 MT/s)에서 작동하며, 이는 200 MHz(400 MT/s)에서 작동하는 최고 등급의 DDR 모듈과 비교된다. 동시에 최고 성능의 PC2-8500 모듈의 CAS 레이턴시인 11.2 ns = 6 / (버스 클럭 속도)는 최고 성능의 PC-3200 모듈의 10 ns = 4 / (버스 클럭 속도)와 비교할 만한 수준이다.

 하위 호환성 
DDR2 DIMM은 DDR DIMM과 하위 호환되지 않는다. DDR2 DIMM의 노치는 DDR DIMM과 다른 위치에 있으며, 데스크톱에서의 핀 밀도는 DDR DIMM보다 높다. DDR2는 240핀 모듈이고, DDR은 184핀 모듈이다. 노트북의 경우 DDR과 DDR2 모두 200핀 SO-DIMM을 사용하지만, DDR2 모듈의 노치는 DDR 모듈과 약간 다른 위치에 있다.

더 높은 속도의 DDR2 DIMM은 더 낮은 속도의 DDR2 DIMM과 혼용할 수 있지만, 메모리 컨트롤러는 모든 DIMM을 장착된 것 중 가장 낮은 속도의 DIMM 속도로 작동시킨다.

 GDDR 메모리와의 관계 
GDDR SDRAM의 한 형태인 GDDR2는 삼성에 의해 개발되어 2002년 7월에 출시되었다. "DDR2" 기술을 사용한다고 주장한 최초의 상업용 제품은 엔비디아 지포스 FX 5800 그래픽 카드였다. 그러나 그래픽 카드에 사용된 이 GDDR2 메모리는 그 자체로 DDR2는 아니며, 오히려 DDR과 DDR2 기술 사이의 초기 중간 단계에 가깝다. GDDR2를 지칭하기 위해 "DDR2"를 사용하는 것은 구어적인 잘못된 명칭이다. 특히 성능을 향상시키는 I/O 클럭 속도의 배가 기능이 빠져 있다. 또한 공칭 DDR 전압으로 인해 심각한 과열 문제가 있었다. ATI는 이후 GDDR 기술을 GDDR3로 더 발전시켰으며, 이는 DDR2 SDRAM을 기반으로 하지만 그래픽 카드에 적합한 몇 가지 추가 기능이 포함되어 있다.

GDDR3는 그래픽 카드와 일부 태블릿 PC에서 흔히 사용되었다. 그러나 "GDDR2"를 사용한다고 주장하는 저가형 및 미드레인지 그래픽 카드가 등장하면서 혼란이 가중되었다. 이러한 카드들은 실제로는 메인 시스템 메모리용으로 설계된 표준 DDR2 칩을 사용하지만, 더 높은 클럭 속도를 달성하기 위해 더 높은 레이턴시로 작동한다. 이러한 칩들은 GDDR3의 클럭 속도를 달성할 수 없지만, 저렴하고 미드레인지 카드의 메모리로 사용하기에 충분히 빠르다.

 같이 보기 
 램
 SO-DIMM
 듀얼 채널
 DDR3 SDRAM
 CAS 레이턴시

 각주 

 내용주

 외부 링크 
 DDR-II 기술 살펴보기
 DDR2 대 DDR

분류:SDRAM
분류:대한민국의 발명품