Apple已為其混合內(nèi)存子系統(tǒng)申請(qǐng)了專(zhuān)利，該子系統(tǒng)至少包括兩種類(lèi)型的內(nèi)存：高帶寬低密度類(lèi)型的DRAM和低帶寬高密度類(lèi)型的DRAM。該專(zhuān)利可能提供了蘋(píng)果如何看待其片上系統(tǒng)未來(lái)的一瞥。自然，這項(xiàng)新專(zhuān)利將引發(fā)人們的猜測(cè)，即我們可以看到新版Apple M1芯片隨附了新的內(nèi)存設(shè)計(jì)，但是這種實(shí)現(xiàn)方式可以用于幾種不同類(lèi)型的芯片中。
專(zhuān)利并不總是在市場(chǎng)上體現(xiàn)為產(chǎn)品，但是鑒于我們從專(zhuān)利律師Kerry Creeron那里獲得的反饋，看來(lái)蘋(píng)果已經(jīng)花了很大的力氣和財(cái)力在眾多司法管轄區(qū)申請(qǐng)了這項(xiàng)新技術(shù)的專(zhuān)利。那就暗示它可以在全球范圍內(nèi)的Apple產(chǎn)品中使用。
新的系統(tǒng)架構(gòu)需要新的內(nèi)存架構(gòu)
蘋(píng)果從英特爾的CPU和AMD的獨(dú)立GPU轉(zhuǎn)向其M1 SoC的意義重大，不僅因?yàn)樵摴菊趶膞86 CPU過(guò)渡到Arm，而且已經(jīng)從Radeon CPU過(guò)渡到PowerVR派生的架構(gòu)，同時(shí)，它極大地改變了其PC的系統(tǒng)架構(gòu)。
CPU和獨(dú)立GPU具有自己的內(nèi)存子系統(tǒng)，而SoC通常依賴(lài)于統(tǒng)一的內(nèi)存體系結(jié)構(gòu)。與專(zhuān)用內(nèi)存子系統(tǒng)相比，UMA具有許多優(yōu)點(diǎn)，但是它也有一個(gè)重要缺點(diǎn)：在UMA系統(tǒng)中，CPU和GPU必須共享內(nèi)存容量和帶寬，這在某些情況下可能會(huì)影響性能。
HBM2和HBM2E類(lèi)型的內(nèi)存提供非常高的帶寬，但是這些內(nèi)存設(shè)備成本高昂，消耗很大，并且終端用戶(hù)無(wú)法升級(jí)。相反，使用傳統(tǒng)或GDDR類(lèi)型的內(nèi)存構(gòu)建具有足夠帶寬以用于高端GPU的大容量?jī)?nèi)存子系統(tǒng)并非總是可行或可行的。為了結(jié)合兩個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)，Apple已 為混合型內(nèi)存子系統(tǒng)申請(qǐng)了專(zhuān)利，該子系統(tǒng)結(jié)合了類(lèi)似HBM和DDR的DRAM類(lèi)型。
Apple的標(biāo)題為“具有高密度，低帶寬和低密度，高帶寬存儲(chǔ)器的組合的內(nèi)存系統(tǒng)”的專(zhuān)利描述了使用高帶寬高速緩存DRAM以及高容量主DRAM的各種SoC。該專(zhuān)利嚴(yán)格涵蓋了片上系統(tǒng)而不是PC，因此所有DRAM都應(yīng)焊接到基板或主板上，就像Apple在其M1 SoC上使用的LPDDR4X芯片一樣。該專(zhuān)利中描述的架構(gòu)表明，Apple并未設(shè)想至少在其某些混合內(nèi)存子系統(tǒng)中使用標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)存模塊。
“在某些范例中，通過(guò)形成存儲(chǔ)器系統(tǒng)的兩種類(lèi)型的DRAM，其中一種可以針對(duì)帶寬進(jìn)行優(yōu)化，而另一種可以針對(duì)容量進(jìn)行優(yōu)化，則可以在某些實(shí)施例中同時(shí)實(shí)現(xiàn)帶寬增加和容量增加的目標(biāo)?！庇商O(píng)果公司讀取?！?[混合存儲(chǔ)子系統(tǒng)的某些實(shí)現(xiàn)可以]實(shí)現(xiàn)能源效率的提高，這可以提供一種高效節(jié)能的存儲(chǔ)解決方案，同時(shí)也是高性能和高帶寬的。”
由于Apple是一家以筆記本電腦為中心的PC制造商，因此它專(zhuān)注于混合存儲(chǔ)子系統(tǒng)所提供的能源效率就不足為奇了。同時(shí)，很明顯，這個(gè)系統(tǒng)其他優(yōu)勢(shì)包括更多的性能和容量。
該專(zhuān)利主要涵蓋了幾種混合存儲(chǔ)子系統(tǒng)的各種物理實(shí)現(xiàn)，這些子系統(tǒng)包括使用多種技術(shù)互連的高速緩存DRAM和主DRAM。例如，一種布局包括穿過(guò)一堆主DRAM存儲(chǔ)器芯片的硅通孔（TSV），這可以在不占用大量空間的情況下安裝相當(dāng)大量的DRAM容量。同時(shí)，該專(zhuān)利沒(méi)有涵蓋操作系統(tǒng)或軟件如何利用混合內(nèi)存子系統(tǒng)。
重要技術(shù)
蘋(píng)果公司與其他高科技公司一樣，每年都要申請(qǐng)數(shù)百項(xiàng)專(zhuān)利。一些專(zhuān)利申請(qǐng)成為真實(shí)的產(chǎn)品，而其他則沒(méi)有。但是Apple的專(zhuān)利申請(qǐng)US10573368B2于2016年提交，然后該公司在全球許多司法管轄區(qū)提交了適當(dāng)?shù)纳暾?qǐng)，這意味著該架構(gòu)有望在全球范圍內(nèi)使用（即，在許多Apple產(chǎn)品中）。
Banner＆Witcoff公司律師Kerry Creeron表示：“這項(xiàng)專(zhuān)利在包括歐洲專(zhuān)利局（EP），美國(guó)，中國(guó)和日本在內(nèi)的許多司法管轄區(qū)提出?！边@種廣泛的備案策略是昂貴的，而且通常只有在知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)很重要的情況下才有意義?！?/p>
關(guān)于專(zhuān)利要注意的另一件有趣的事是發(fā)明人之一的名字——Sukalpa Biswa，他是隨著PA Semi的收購(gòu)移至Apple，因此他在CPU設(shè)計(jì)方面擁有豐富經(jīng)驗(yàn)。
不是蘋(píng)果獨(dú)家
蘋(píng)果的混合內(nèi)存子系統(tǒng)看起來(lái)確實(shí)令人印象深刻，但是這種混合技術(shù)不是蘋(píng)果獨(dú)有的。
英特爾的現(xiàn)代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器可以與常規(guī)DDR4 SDRAM以及Optane Memory（3D XPoint）模塊一起使用，基本上支持混合內(nèi)存子系統(tǒng)。英特爾下一代代號(hào)為Sapphire Rapids的至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器也將支持HBM，因此其混合內(nèi)存子系統(tǒng)看起來(lái)很像蘋(píng)果公司已申請(qǐng)專(zhuān)利的子系統(tǒng)。