其中在半導(dǎo)體存儲(chǔ)部分,集邦咨詢表示,隨著技術(shù)的發(fā)展,下一代DRAM(內(nèi)存)DDR5/LPDDR5在2020年將進(jìn)行導(dǎo)入與樣本驗(yàn)證,并逐步面市。
內(nèi)存是計(jì)算機(jī)和移動(dòng)智能終端的重要組成部分,經(jīng)歷了長時(shí)間的競爭更替和路線選擇之后,DRAM技術(shù)被穩(wěn)定在以DDR技術(shù)為基礎(chǔ)的發(fā)展路線上。從DDR到DDR2、DDR3,今天市面上比較普及的DRAM技術(shù)規(guī)格是DDR4/LPDDR4。
資料顯示,相比現(xiàn)有產(chǎn)品,除了外形變化不大之外,DDR5帶來了更高的帶寬、更大的容量和更出色的安全性。
從原理上來看,DDR5是一種高速動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器,由于其DDR的性質(zhì),依舊可以在系統(tǒng)時(shí)鐘的上升沿和下降沿同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。和DDR4一樣,DDR5在內(nèi)部設(shè)計(jì)了Bank(數(shù)據(jù)塊)和Bank Group(數(shù)據(jù)組)。
和DDR4相比,DDR5在數(shù)據(jù)塊和數(shù)據(jù)組的配置上更為寬裕。
在DDR4產(chǎn)品上,數(shù)據(jù)組的數(shù)量最高限制為4組,一般采用2組配置。在DDR5上,數(shù)據(jù)組的數(shù)量可以選擇2組、4組到最高8組的設(shè)計(jì),以適應(yīng)不同用戶的不同需求,并且還可以保證Bank數(shù)據(jù)塊的數(shù)量不變。
這意味著整個(gè)DDR5的Bank數(shù)量將是DDR4的至少2倍,這將有助于減少內(nèi)存控制器的順序讀寫性能下降的問題。
除了數(shù)據(jù)組翻倍外,在預(yù)取值、減少總線壓力、PDA模式、類雙通道等多方面都有不同程度的創(chuàng)新或重新設(shè)計(jì),這為DDR5實(shí)現(xiàn)更高帶寬、更快速度和更好安全性打下基礎(chǔ)。
得益于最新的技術(shù),DDR5有可能帶來單片32Gb的DDR5顆粒,這樣單內(nèi)存條支持的內(nèi)存容量有可能提升至64~128GB。而規(guī)格上,目前DDR5的內(nèi)存規(guī)格從DDR5 3200起跳,最高可到DDR5 6400。
各大廠商DDR5進(jìn)展
雖然JEDEC(固態(tài)技術(shù)協(xié)會(huì))關(guān)于DDR5的最終規(guī)范還沒有完全確定,但這也擋不住國際大廠的熱情。目前多家廠商都公布了自己的DDR5產(chǎn)品路線圖和規(guī)劃。
根據(jù)路線圖來看,目前全球DRAM廠商中,包括三星、美光、SK海力士等廠商都提出了DDR5產(chǎn)品規(guī)劃。其中三星、美光和SK海力士已經(jīng)展示了自家旗下的DDR5顆粒,并開始小批量出貨。
下面是各大廠商DDR5相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)展:
· 美光:
2018年5月,美光就聯(lián)合Cadence展示了DDR5內(nèi)存和內(nèi)存控制器的樣品。Cadence是全球頂尖的EDA廠商,本次推出的DDR5相關(guān)IP產(chǎn)品也是配合JEDEC即將發(fā)布的DDR5內(nèi)存而來。Cadence的DDR5內(nèi)存控制器測試芯片采用了TSMC的7nm工藝制造,搭配的內(nèi)存則是美光的DDR5 4400 8Gb顆粒。
?· 三星:
2018年7月,三星另辟蹊徑展示了LPDDR5顆粒。相比DDR5內(nèi)存而言,LPDDR5的基本技術(shù)原理和其類似,但是面向移動(dòng)設(shè)備,在總線位寬、功能設(shè)計(jì)上做出了一些妥協(xié),更注重高性能功耗比和低功耗、小尺寸。三星成功拿下了首個(gè)展示LPDDR5技術(shù)的桂冠。
· SK海力士:
2018年11月,SK海力士推出了DDR5內(nèi)存的樣品。這款內(nèi)存采用的芯片容量為16Gb,SK海力士宣稱其完全按照J(rèn)EDEC的DDR5規(guī)范開發(fā)(雖然現(xiàn)在也沒公開)。
2019年2月,SK海力士又在國際固態(tài)電路會(huì)議上展示了旗下DDR5內(nèi)存的相關(guān)開發(fā)進(jìn)度。這次SK海力士帶來的是最高端的DDR5 6400芯片的相關(guān)情況。SK海力士展示的是一款容量為16Gb的DDR5顆粒,有32個(gè)Bank和8個(gè)Bank Group,其接口傳輸速率為6400MT/s,電壓依舊是1.1V,制造工藝也是之前介紹過的1Ynm,其內(nèi)部具有四個(gè)金屬層,芯片封裝尺寸為76.22平方毫米。
為什么需要DDR5內(nèi)存
從原廠的角度來看,DDR5內(nèi)存從技術(shù)上已經(jīng)做好了準(zhǔn)備,一旦產(chǎn)業(yè)鏈配套的英特爾、AMD、高通等廠商做好準(zhǔn)備,DDR5家族的產(chǎn)品就可以正式上市。
除了傳統(tǒng)的臺(tái)式電腦領(lǐng)域需要DDR5之外,筆記本電腦和智能手機(jī)也將對(duì)DDR5形成強(qiáng)大的需求。尤其在5G和AI等技術(shù)的快速普及下,快速傳輸和計(jì)算將成為龐大的剛需。
當(dāng)然,未來降低功耗和提升性能一樣重要,存儲(chǔ)器制造商經(jīng)常面對(duì)的挑戰(zhàn)是必須不斷地提供越來越高的性能水平,同時(shí)還得支援更高的電源效率,特別是在低功耗的DRAM領(lǐng)域。
這也是為什么三星會(huì)率先發(fā)布應(yīng)用在智能手機(jī)和筆記本電腦上的LPDDR5的原因。
以速度和效能來看,三星12Gb LPDDR5比當(dāng)今智能手機(jī)中所用的LPDDR4X行動(dòng)存儲(chǔ)器更快約1.3倍;LPDDR4X的速度為4.2Gbps。以12GB的容量來看,LPDDR5可以在1秒鐘內(nèi)傳輸44GB的數(shù)據(jù),相當(dāng)于12部全高解析(full HD)的影片。
從主要的功率消耗來看,即將全面商用的5G網(wǎng)絡(luò)并不會(huì)消耗更多能量,但5G意味著將帶來更快速的管線,讓高端智能手機(jī)用戶能夠透過串流或檔案傳輸,在其手機(jī)之間傳輸更多的資料,包括高質(zhì)量視頻等。
此外,智能手機(jī)上的AI技術(shù)也意味著設(shè)備將會(huì)進(jìn)行更多的計(jì)算,而且在要求應(yīng)用程序執(zhí)行某些操作(例如影像識(shí)別)時(shí)不容許延遲,這將面對(duì)更高的帶寬壓力。
事實(shí)上,今年年初,JEDEC為最新的LPDDR標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行升級(jí),使其I/O速率較前一代標(biāo)準(zhǔn)大幅提升,讓存儲(chǔ)器傳輸速度增加一倍,目的就在于為智能手機(jī)、平板電腦和輕薄型筆記本電腦等移動(dòng)終端提高速度與效率,而這也是未來的市場需求,也就需要下一代DRAM。