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40nm工艺 三星低电压DDR3内存功耗测试

  【IT168评测中心】Samsung三星电子是半导体业界的大厂商,在服务器领域,我们主要接触的三星产品是内存——内存颗粒以及内存条。三星的服务器内存颗粒或者原厂内存很是常见。


本次主角:Samsung内存模组


Xeon 5600:Westmere-EP,官方支持1.35V的低电压内存

  在绿色低碳的大环境下,和其他半导体产品一样,内存系统的功耗也在不停地降低当中。因为在一个大型服务器服务器当中,除了处理器占用了一个主要的功耗之外,内存系统的功耗也不容忽视:


不同容量的60nm工艺内存条在服务器系统中的功耗百分比

  工艺改进可以降低功耗。现在市面上使用的内存模组都是基于老的60nm/50nm工艺,约在上一年下半年,三星开始使用40nm工艺制造内存:


09年第四季度左右开始大量生产40nm内存产品

  新的制程不仅提升了内存密度,让制造更大容量的内存模组成为可能,同时内存模组的工作电压也得到了降低:


48GB内存功耗对比:40nm比60nm降低了73%

  日前推出的Intel Westmere-EP平台也开始支持新的低至1.35V工作电压的DDR3内存,我们从三星获得了搭配的内存模组:40nm工艺、48GB容量的1.35V R-ECC DDR3 1333内存,下面我们就来看看这套新工艺制作的大容量低电压内存套装。

 


每条4GB,一共12条


没有通常内存条上常见的金属外壳,可见其功耗并不高


标准的三星内存条外观


模组型号是M393B5273CH0-YH9,怎么解读呢?看下图:


M393B5273CH0-YH9:DIMM、x72 240pin Registered、2Gb颗粒、x8位宽、第四代产品、无铅无汞FBGA封装、1.35V低电压、DDR3-1333


它也能兼容1.5V工作电压,因此老的Xeon 5500也可以使用


内存颗粒是三星K4B2G0846C-HYH9

 


内存颗粒、Registered及SPD芯片


K4B2G0846C-HYH9:2Gb、x8位宽、8 Banks、第四代产品、无铅无汞FBGA、1.35V低电压、DDR3-1333,和内存模组的型号有许多贴近之处

测试平台、测试环境
测试分组
类别
双路Intel Westmere-EP
Xeon X5680
处理器子系统
处理器双路Intel Xeon X5680
处理器架构Intel 32nm Westmere-EP
处理器代号?
(Westmere-EP)
处理器封装Socket 1366 LGA
处理器规格六核
处理器指令集MMX,SSE,SSE2,SSE3,SSSE3,
SSE4.1,SSE4.2,EM64T,VT
AES
主频3.33GHz
处理器外部总线2x QPI
3200MHz
6.40GT/s
单向12.8GB/s(每QPI)
双向25.6GB/s(每QPI)
L1 D-Cache6x 32KB
8路集合关联
L1 I-Cache6x 32KB
4路集合关联
L2 Cache6x 256KB
8路集合关联
L3 Cache12MB @ 2668.7MHz
16路集合关联
主板
主板型号ASUS Z8PS-D12-1U
芯片组Intel Tylersburg-EP
IOH:Intel 5520(Tylersburg-36D)
ICH:Intel 82801JR(ICH10R)
芯片特性2x QPI
36 PCI Express Gen2 Lanes
VT-d Gen 2
内存控制器每CPU集成三通道R-ECC DDR3 1333
内存4GB SAMSUNG 50nm R-ECC DDR3 1333 SDRAM x6
4GB SAMSUNG 40nm R-ECC DDR3 1333 SDRAM x6
4GB SAMSUNG 40nm R-ECC DDR3 1333 SDRAM x12
软件环境
操作系统Microsoft
Windows Server 2008 R2 Datacenter Edition


Intel Nehalem-EP测试平台

  需要注意的是,虽然这个内存被设计为1.35V电压下工作,但我们收到的样品SPD里写入的是1.5V,这会影响其实际功耗表现。在测试中,我们没有使用处理器的Turbo Boost功能。

 
40nm工艺的三星低电压内存,模组型号M393B5273CH0-YH9

对比的旧内存:


也是三星内存,基于50nm工艺,外表包有一层具有散热、保护作用的散热器


模组型号M393B5170DZ1-CH9,R-ECC DDR3-1333

  我们利用新添置的Aitek AWE2101数字功率计和配套的软件测试了平台在几种不同配置下的功耗,AWE2101是一个高精度的数字功耗测试仪:


5位数字精度


输出到计算机上

  测试方法上,我们使用了多种和内存有关的软件,当然它们通常也和处理器很有关系。完全隔绝处理器的内存测试就正常的硬件平台而言是不存在的。

  我们使用的Prime95是一个大质数寻找、验证软件,它能很充分地利用处理器的各种运算单元。它具有三种预设的测试方式:Small FFTs(CPU压力测试,不使用内存)、In-place large FFTs(使用部分内存)、Blend(使用较多的内存)。在Blend模式上,使用内存和不使用内存的功率表现是不同的,这也可以部分地看出平台内存功耗占用。

  此外,使用的测试软件还有MEMTest 4.0和EVEREST里面的内存性能基准测试。

功耗测试

  显然新工艺的内存更为节电,在Prime95和MEMTest上比较明显,而闲置状态下功耗差距很小(不过并不是可以忽略)。大致上,使用6条50nm工艺内存的情况和使用12条40nm工艺内存差不多。

  【IT168评测中心】大致上,在我们的测试当中,整个平台使用新工艺的内存在内存密集型负载下可以节约10%的电力,节约的能源大部分来自内存功耗的降低,部分也来自于处理器内存控制器部分的工作功耗降低。


40nm Samsung内存模组

  值得一提的是,我们使用的样品在测试时工作电压仍然是1.5V,没有完全体现出其1.35V低电压设计的能力,可以说,这组内存还可以具有更好的功耗表现。

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