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DDR5進程推進,存儲市場或迎曙光
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作為DDR4的後繼者,DDR5是下一代同步動態隨機存取記憶體(SDRAM)。DDR記憶體可在單個時鐘週期內發送和接收兩次數據信號,並允許更快的傳輸速率和更高的容量。

雖然DDR記憶體中的大多數開發都是適度的增量,重點是性能改進以滿足伺服器和個人電腦應用程式要求,但從DDR4到DDR5的跨越是一個更大的飛躍。在需要更多頻寬的驅動下,DDR5在強大的封裝中帶來了全新的架構。

通過縱觀DRAM三巨頭:美光,SK海力士和三星的DDR5進程,總覽DDR5技術的推進情況和性能提升。

今年年初,美光宣佈採用行業領先的1z納米制程的DDR5寄存型DIMM(RDIMM)已開始出樣。DDR5是迄今為止技術上最為先進的DRAM,其記憶體性能提升至少85%,從而應對下一代伺服器負載。如今資料中心的系統架構正在提供日益增多的處理器核心數、以及更大的記憶體頻寬與容量,而DDR5使記憶體密度翻倍,並同時提升可靠性。

相比DDR4,DDR5的運算速度提升了163%,而晶片電晶體密度提升了300%。快速增多的資料集和計算密集型應用環境產生了更高要求的工作負載,進而帶來處理器核心數的增長,但目前的DRAM技術無法滿足頻寬需求。相較於DDR4,DDR5性能提升逾1.85倍。DDR5還實現了現代資料中心所需要的可靠性、可用性和可服務性(RAS)。

與此同時,DDR5也對DRAM製造商提出了新的要求。DRAM製造商將在未來採用EUV技術來製造最先進的DRAM。今年早些時候,三星宣佈已交付了100萬個基於EUV技術的10納米級(D1x)DDR4(第四代雙倍數據速率)DRAM。這些模組已完成全球客戶評估,這一成就為EUV更卓越的應用打開了大門,為高級個人電腦、手機、企業伺服器和資料中心等許多應用創建解決方案。

今年初,公司開始在韓國華城的三星半導體新生產線大規模生產——這是一條專門的EUV技術生產線。現在,三星正在進一步擴展技術界限,公司剛剛推出了一條基於10納米級工藝技術的16 千百萬位元組(Gb)第五代低功耗雙倍數據速率記憶體(LPDDR5)移動DRAM晶片的大規模生產線。三星將EUV應用於該工藝。

DUV光刻使用193納米波長,而EUV光刻使用13.5納米波長——這是顯著的改善。這樣可以繪製更精細的電路,從而可以在相同的表面積中存儲更多的資料。使電路更精細意味著更多的邏輯門能夠容納在單個晶片內。因此,這些晶片繼而變得更加強大和節能。在部署EUV時,晶片的表面面積得到更有效的使用,因此,業內眾多企業將完善自己的生產線技術。

三星在EUV程式上佔有優勢。得益於其優質的半導體製造技術和專業技能,公司成功將EUV工藝應用於DRAM生產。三星已經大規模生產特定的EUV應用產品,並準備在不久的將來提高其大規模製造能力。

而SK海力士也在同步推動DDR5的進程。SK海力士將於今年開始限量生產下一代DRAM,早於2018年11月亦宣佈開發了業界首個根據JEDEC標準的1Ynm 16Gb DDR5 DRAM。在規格表中,SK海力士研究的DDR5由3200–8400MHz。相較下按照JEDEC 標準,DDR4的速度範圍為1600–3200MHz,但目前已看到各製造商已將DDR4的速度提升到5000MHz。

當然剛起步時不會看到8400MHz的速度,但等到技術成熟後,很大機會可以達到。若考慮將DDR5增加50%頻寬,那在第一個更新中將看到保守的4800MHz DRAM速度,對比DDR4DIMM上標準速度(通常為2800MHz)仍然較快。

在容量而言,DDR5最高可支援64Gb,在單DIMM上最多可支援64GB DDR5。SK海力士還計畫生產24Gb和32Gb DRAM(24GB/48GB 容量),具體取決於快閃記憶體供應商是否要採用雙容量路線。

在以5G、自動駕駛車輛、AI、AR、VR、大資料以及其它應用為代表的第四次工業革命中,DDR5DRAM可用於HPC和AI資料分析。

DR5還可基於16Gb乃至24Gb單塊晶片提供更為廣泛的密度,滿足雲服務客戶的需求。相比之前版本,DDR5支援的密度更高,性能可擴展性更強,在引領大資料和AI時代方面,牢固地佔據了一席之地。

根據IDC的調研結果,市場對DDR5的需求預計從2020年起出現增長。至2021年,DDR5占DRAM市場的25%,至2022年為44%。在產品更新換代的環境下,DRAM市場或將迎來快速反彈。

而在NAND方面,3D NAND技術也在不斷推進當中。根據TechInsights顯示,三星,SK海力士和美光都將在今年推出128層堆疊的NAND產品。三星目前正在開發具有160層堆疊的第7 代V-NAND快閃記憶體,而且在相關方面的技術也取得重大進展。目前,三星的第7代V-NAND快閃記憶體將採用雙堆疊的技術來達到更多堆疊層的目的,這樣可以使得容量更大,使用範圍也更加廣泛。就現階段來說,如果完成160層堆疊的V-NAND快閃記憶體開發,將會是業界對高堆疊層數的產品,超越目前最大的128層堆疊產品。

第二季度記憶體半導體市場規模隨著在家辦公和遠端教育的擴散,伺服器、PC需求增加,DRAM和NAND快閃記憶體都呈現出增長趨勢。DRAM和NAND快閃記憶體分別比去年同期增長15.3%和15.5%,達到171億美元和145億美元,比去年同期增長34%和6.5%。同時,DRAM和NAND快閃記憶體價格也因需求增加而持續上升,分別上漲了14.4%和1.7%。

9月是產業傳統“備貨”旺季,中國將迎來“國慶”假期黃金周,後續還有雙11、雙12等線上購物活動,同時西方國家也將迎來購物季,比如:感恩節、耶誕節等。雖然美國“疫情”嚴重,但塔吉特百貨、沃爾瑪等鼓勵購物者提前從10月份或線上上購物,錯開人流高峰。新款iPhone於下半年上市,也有望推高存儲市場的需求。而DDR5性能相比較於DDR4的大幅提升,所帶來的新產品的替代效應將刺激DRAM市場的銷售情況。我們對下半年存儲市場的復蘇以及存儲市場的長期潛力充滿希望。

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