其中在半導體存儲部分,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年將進行導入與樣本驗證,并逐步面市。
內(nèi)存是計算機和移動智能終端的重要組成部分,經(jīng)歷了長時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是一種高速動態(tài)隨機存儲器,由于其DDR的性質(zhì),依舊可以在系統(tǒng)時鐘的上升沿和下降沿同時進行數(shù)據(jù)傳輸。和DDR4一樣,DDR5在內(nèi)部設(shè)計了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,以適應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,這為DDR5實現(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進展
雖然JEDEC(固態(tài)技術(shù)協(xié)會)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,但是面向移動設(shè)備,在總線位寬、功能設(shè)計上做出了一些妥協(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JEDEC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)電路會議上展示了旗下DDR5內(nèi)存的相關(guān)開發(fā)進度。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Bank和8個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)做好了準備,一旦產(chǎn)業(yè)鏈配套的英特爾、AMD、高通等廠商做好準備,DDR5家族的產(chǎn)品就可以正式上市。
除了傳統(tǒng)的臺式電腦領(lǐng)域需要DDR5之外,筆記本電腦和智能手機也將對DDR5形成強大的需求。尤其在5G和AI等技術(shù)的快速普及下,快速傳輸和計算將成為龐大的剛需。
當然,未來降低功耗和提升性能一樣重要,存儲器制造商經(jīng)常面對的挑戰(zhàn)是必須不斷地提供越來越高的性能水平,同時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率先發(fā)布應用在智能手機和筆記本電腦上的LPDDR5的原因。
以速度和效能來看,三星12Gb LPDDR5比當今智能手機中所用的LPDDR4X行動存儲器更快約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)絡并不會消耗更多能量,但5G意味著將帶來更快速的管線,讓高端智能手機用戶能夠透過串流或檔案傳輸,在其手機之間傳輸更多的資料,包括高質(zhì)量視頻等。
此外,智能手機上的AI技術(shù)也意味著設(shè)備將會進行更多的計算,而且在要求應用程序執(zhí)行某些操作(例如影像識別)時不容許延遲,這將面對更高的帶寬壓力。
事實上,今年年初,JEDEC為最新的LPDDR標準進行升級,使其I/O速率較前一代標準大幅提升,讓存儲器傳輸速度增加一倍,目的就在于為智能手機、平板電腦和輕薄型筆記本電腦等移動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。