在DDR5內(nèi)存剛成為主流不久，如今三星又已經(jīng)率先開(kāi)始了下一代DDR6內(nèi)存的早期開(kāi)發(fā)，并預(yù)計(jì)在2024年之前完成設(shè)計(jì)。
據(jù)悉，在近日召開(kāi)的研討會(huì)上，三星負(fù)責(zé)測(cè)試和系統(tǒng)封裝（TSP）的副總裁透露，隨著未來(lái)內(nèi)存本身性能的擴(kuò)大，封裝技術(shù)也需要不斷發(fā)展。經(jīng)證實(shí)，三星已經(jīng)處于下一代DDR6內(nèi)存的早期開(kāi)發(fā)階段，將采用MSAP技術(shù)。目前，MSAP已經(jīng)被三星的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手（SK海力士和美光）用于DDR5中。
據(jù)介紹，下一代DDR6內(nèi)存不僅將利用MSAP來(lái)加強(qiáng)電路連接，而且還將適應(yīng)DDR6內(nèi)存中增加的層數(shù)。就規(guī)格而言，DDR6內(nèi)存的速度將是現(xiàn)有DDR5內(nèi)存的兩倍，傳輸速度可達(dá)12800 Mbps（JEDEC），超頻后的速度可超過(guò)17000 Mbps。
預(yù)計(jì)三星將在2024年之前完成其DDR6設(shè)計(jì)，2025年之后才會(huì)有商業(yè)化的可能。
不知不覺(jué)間，從最初KB到GB的躍進(jìn)，DDR內(nèi)存已經(jīng)走過(guò)了5代，開(kāi)始向第6代進(jìn)發(fā)。
“百轉(zhuǎn)千回”的內(nèi)存市場(chǎng)
什么是DDR？
在回顧DDR發(fā)展歷程之前，先來(lái)了解下DDR是什么。
存儲(chǔ)分為ROM和RAM。
ROM是Read Only Memory的縮寫(xiě)，即只讀存儲(chǔ)器，是一種只能讀出事先所存數(shù)據(jù)的固態(tài)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，其特性是一旦儲(chǔ)存資料就無(wú)法再將其改變或刪除，資料并不會(huì)因?yàn)殡娫搓P(guān)閉而消失。
RAM是Random Access Memory的縮寫(xiě)，即隨機(jī)存儲(chǔ)器 ，隨機(jī)是指數(shù)據(jù)不是線(xiàn)性依次存儲(chǔ)，可以以任何順序訪問(wèn)，而不管前一次訪問(wèn)的是哪一個(gè)位置，RAM在掉電之后就會(huì)丟失數(shù)據(jù)。
而對(duì)于RAM，又分為SRAM（靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器）和DRAM（動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器）兩大類(lèi)。
SRAM是一種具有靜止存取功能的內(nèi)存，不需要刷新電路即能保存它內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，也就是說(shuō)加電情況下，不需要刷新，數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。SRAM是早期讀寫(xiě)最快的存儲(chǔ)設(shè)備，但其缺點(diǎn)是集成度較低，功耗大，相同的容量體積較大，而且價(jià)格較高，少量用于關(guān)鍵性系統(tǒng)以提高效率，譬如CPU的一級(jí)緩存，二級(jí)緩存。
DRAM是最為常見(jiàn)的系統(tǒng)內(nèi)存，只能將數(shù)據(jù)保持很短的時(shí)間。為了保持?jǐn)?shù)據(jù)，DRAM使用電容存儲(chǔ)，所以必須隔一段時(shí)間刷新一次，如果存儲(chǔ)單元沒(méi)有被刷新，存儲(chǔ)的信息就會(huì)丟失。
后續(xù)的SDRAM和DDR SDRAM都是在DRAM的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，同時(shí)也屬于DRAM中的一種。SDRAM（Synchronous DRAM，同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器），同步是指內(nèi)存工作需要同步時(shí)鐘，內(nèi)部命令的發(fā)送與數(shù)據(jù)的傳輸都以時(shí)鐘為基準(zhǔn)。
DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM，雙倍速率SDRAM ) 的不同之處在于它可以在一個(gè)時(shí)鐘讀寫(xiě)兩次數(shù)據(jù)，這樣就使得數(shù)據(jù)傳輸速度得以加倍。在性能和成本優(yōu)勢(shì)下，DDR SDRAM成為了目前電腦和服務(wù)器中用的最多的內(nèi)存，這也就是我們今天要討論的DDR內(nèi)存。
DDR的演進(jìn)之路
和其他硬件一樣，內(nèi)存遵循著摩根定律，從古老的SIMM到DDR的出現(xiàn)，再以DDR為基礎(chǔ)進(jìn)行迭代，內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格發(fā)生了很大變化。
從最初KB到GB的躍進(jìn)，從單條1GB到單條16GB、32GB的進(jìn)化，內(nèi)存容量的發(fā)展經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的過(guò)程。
在最初的個(gè)人電腦上，內(nèi)存是直接以DIP芯片的形式安裝在主板的DRAM插座上面，需要安裝8到9顆這樣的芯片，容量只有64-256KB，想要擴(kuò)展十分困難，但這內(nèi)存容量對(duì)于當(dāng)時(shí)的處理器以及程序來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠。不過(guò)隨著軟件程序和新一代80286硬件平臺(tái)的出現(xiàn)，程序和硬件對(duì)內(nèi)存性能提出了更高要求，為了提高速度并擴(kuò)大容量，內(nèi)存必須以獨(dú)立的封裝形式出現(xiàn)，因而誕生了“內(nèi)存條”的概念。
內(nèi)存條與內(nèi)存槽
在80286主板剛推出的時(shí)候，內(nèi)存條采用了SIMM接口，容量為30pin、256kb，必須是由8片數(shù)據(jù)位和1 片校驗(yàn)位組成1個(gè)bank。因此，我們見(jiàn)到的30pin SIMM一般是四條一起使用。自1982年P(guān)C進(jìn)入民用市場(chǎng)一直到現(xiàn)在，搭配80286處理器的30pin SIMM 內(nèi)存是內(nèi)存領(lǐng)域的開(kāi)山鼻祖。
30pin SIMM
時(shí)間來(lái)到上世紀(jì)90年代前后，PC技術(shù)迎來(lái)了新的發(fā)展高峰——386和486時(shí)代，此時(shí)CPU 已經(jīng)向16bit發(fā)展，30pin SIMM 內(nèi)存已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足需求，其較低的內(nèi)存帶寬已經(jīng)成為亟待解決的瓶頸，并且其8位的數(shù)據(jù)總線(xiàn)導(dǎo)致采購(gòu)成本一點(diǎn)都不低，還會(huì)增加故障率。此時(shí)，72pin SIMM內(nèi)存出現(xiàn)了。
72pin SIMM
72pin SIMM支持32bit快速頁(yè)模式內(nèi)存，內(nèi)存帶寬得以大幅度提升。72pin SIMM內(nèi)存單條容量一般為512KB-2MB，而且僅要求兩條同時(shí)使用，386、486以及后來(lái)的奔騰、奔騰Pro、早期的奔騰II處理器多數(shù)會(huì)用這種內(nèi)存。由于其與30pin SIMM 內(nèi)存無(wú)法兼容，因此30pin SIMM內(nèi)存被時(shí)代淘汰出局。
早期的內(nèi)存頻率與CPU外頻是不同步的，是異步DRAM，細(xì)分下去的話(huà)包括FPM DRAM（Fast Page Mode DRAM，快速頁(yè)模式動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器）與EDO DRAM（Extended data out DRAM，外擴(kuò)充數(shù)據(jù)模式存儲(chǔ)器），常見(jiàn)的接口有30pin SIMM與72pin SIMM，工作電壓都是5V。
FPM DRAM是從早期的Page Mode DRAM上改良過(guò)來(lái)的，當(dāng)它在讀取同一列數(shù)據(jù)時(shí)，可以連續(xù)傳輸行位址，不需要再傳輸列位址，可讀出多筆資料，這種方法在當(dāng)時(shí)是很先進(jìn)的。
FPM DRAM
EDO DRAM內(nèi)存是1991-1995年之間盛行的內(nèi)存條，是72pin SIMM的一種，它擁有更大的容量和更先進(jìn)的尋址方式，讀取速度比FPM DRAM快不少，工作電壓為一般為5V，帶寬32bit，速度在40ns以上，主要應(yīng)用在當(dāng)時(shí)的486及早期的奔騰電腦上。
不同規(guī)格的EDO DRAM內(nèi)存
在1991到1995年EDO內(nèi)存盛行的時(shí)候，憑借著制造工藝的飛速發(fā)展，EDO內(nèi)存在成本和容量上都有了很大的突破，單條EDO內(nèi)存容量達(dá)到4MB-16MB。由于奔騰及更高級(jí)別的CPU數(shù)據(jù)總線(xiàn)寬度都是64bit甚至更高，所以EDO RAM與FPM RAM基本都成對(duì)使用。
EDO的盛行時(shí)間大概是在奔騰到奔騰3之間，之后被SDRAM取代。
隨著CPU的持續(xù)升級(jí)，Intel Celeron系列以及AMD K6處理器以及相關(guān)的主板芯片組的相繼推出，EDO DRAM已經(jīng)不能滿(mǎn)足系統(tǒng)的需求，內(nèi)存技術(shù)也發(fā)生了大革命，插座從原來(lái)的SIMM升級(jí)為DIMM，而內(nèi)存也迎來(lái)了經(jīng)典的SDR SDRAM時(shí)代。
SDRAM為內(nèi)存帶來(lái)了新生機(jī)，其64bit帶寬與當(dāng)時(shí)處理器總線(xiàn)寬度保持一致，這就表示一條SDRAM就能夠讓電腦正常運(yùn)行，大大地降低了內(nèi)存的購(gòu)買(mǎi)成本。由于內(nèi)存的傳輸信號(hào)與處理器外頻同步，所以在傳輸速度上，DIMM標(biāo)準(zhǔn)的SDRAM要大幅領(lǐng)先于SIMM內(nèi)存。
在這個(gè)迭代時(shí)期，由于Intel和AMD的頻率之爭(zhēng)，SDRAM內(nèi)存由早期的66MHz，發(fā)展后來(lái)的100MHz、133MHz，內(nèi)存規(guī)范也跟著從 PC66 發(fā)展到 PC100、PCIII、PC133 以及不太成功的 PC600、PC700、PC800。
SDRAM
盡管沒(méi)能徹底解決內(nèi)存帶寬的瓶頸問(wèn)題，但此時(shí)CPU超頻已經(jīng)成為diy用戶(hù)永恒的話(huà)題。在Intel與AMD的頻率競(jìng)備時(shí)代，Intel為了達(dá)到獨(dú)占市場(chǎng)的目的，與Rambus聯(lián)合在PC市場(chǎng)推廣Rambus DRAM內(nèi)存，Rambus DRAM內(nèi)存以高時(shí)鐘頻率來(lái)簡(jiǎn)化每個(gè)時(shí)鐘周期的數(shù)據(jù)量，因此內(nèi)存帶寬相當(dāng)出色。Rambus DRAM曾一度被認(rèn)為是奔騰4的絕配。
Rambus DRAM
盡管如此，曲高和寡的Rambus DRAM內(nèi)存終究是生不逢時(shí)，后來(lái)被更高速度的DDR“掠奪”其寶座地位。在當(dāng)時(shí)，PC600、PC700的Rambus RDRAM 內(nèi)存因出現(xiàn)Intel820 芯片組“失誤事件”、PC800 Rambus RDRAM因成本過(guò)高無(wú)法獲得大眾用戶(hù)擁戴，種種問(wèn)題讓Rambus RDRAM胎死腹中，最終拜倒在DDR內(nèi)存面前。
DDR時(shí)代來(lái)臨
DDR
DDR SDRAM（簡(jiǎn)稱(chēng)DDR），可以說(shuō)是SDRAM的升級(jí)版本，DDR在時(shí)鐘信號(hào)上升沿與下降沿各傳輸一次數(shù)據(jù)，這使得DDR的數(shù)據(jù)傳輸速度為傳統(tǒng)SDRAM的兩倍。由于僅多采用了下降緣信號(hào)，因此并不會(huì)造成能耗增加。至于定址與控制信號(hào)則與傳統(tǒng)SDRAM相同，僅在時(shí)鐘上升沿傳輸。此外，由于DDR采用了SSTL2標(biāo)準(zhǔn)的2.5V電壓，低于SDRAM的LVTTL標(biāo)準(zhǔn)下的3.3V電壓，因此功耗更低。
DDR SDRAM
DDR內(nèi)存是作為一種在性能與成本之間折中的解決方案，其目的是迅速建立起牢固的市場(chǎng)空間，繼而一步步在頻率上高歌猛進(jìn)，最終彌補(bǔ)內(nèi)存帶寬上的不足。
初代DDR內(nèi)存的頻率是200MHz，隨后慢慢的誕生了DDR266、DDR333和那個(gè)時(shí)代主流的DDR400，至于那些500MHz、600MHz、700MHz的都算是超頻條了。DDR內(nèi)存剛出來(lái)的時(shí)候只有單通道，后來(lái)出現(xiàn)了支持雙通道的芯片組，讓內(nèi)存的帶寬直接翻倍，容量則是從128MB增加到1GB。
DDR2
隨著CPU處理器前端總線(xiàn)帶寬的不斷提高和高速率局部總線(xiàn)的出現(xiàn)，DDR的性能成了制約處理器性能的瓶頸。因此 2003年Intel公布了 DDR2 SDRAM的開(kāi)發(fā)計(jì)劃。
與上一代DDR內(nèi)存技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最大的不同就是，雖然同是采用了在時(shí)鐘的上升/下降沿同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕痉绞剑獶DR2內(nèi)存卻擁有兩倍以上于上一代DDR內(nèi)存預(yù)讀取能力。
DDR2 SDRAM
DDR2能夠在100MHz 的發(fā)信頻率基礎(chǔ)上提供每插腳最少400MB/s的帶寬，而且其接口將運(yùn)行于1.8V電壓上，從而進(jìn)一步降低發(fā)熱量，以便提高頻率。從JEDEC組織者闡述的DDR2標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，針對(duì)PC等市場(chǎng)的DDR2內(nèi)存將擁有400、533、667MHz等不同的時(shí)鐘頻率，高端DDR2內(nèi)存擁有800、1000、1200MHz頻率。
此外，值得注意的是，DDR2舍棄了傳統(tǒng)的TSOP，開(kāi)啟了內(nèi)存FBGA 封裝之門(mén)，減少了寄生電容和阻抗匹配問(wèn)題，增加了穩(wěn)定性。
DDR3
2007年，JEDEC協(xié)會(huì)正式推出 DDR3 SDRAM規(guī)范，DDR3開(kāi)始走向舞臺(tái)。
相比于DDR2，得益于生產(chǎn)工藝的精進(jìn)，DDR3的工作電壓從1.8V降到1.5V和1.35V（DDR3L），進(jìn)一步降低了功耗，減少了發(fā)熱量，并采用了根據(jù)溫度自動(dòng)自刷新、局部自刷新等功能，在一定程度彌補(bǔ)了DDR3延遲時(shí)間較長(zhǎng)的缺點(diǎn)。
同時(shí)，因?yàn)镈DR3可以在1個(gè)時(shí)鐘周期輸出8bit的數(shù)據(jù)，而DDR2是4bit，因此其單位時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸量是DDR2的2倍。DDR3的速度從800MHz起跳，最高可以達(dá)到1600MHz。DDR3內(nèi)存與DDR2一樣是240Pin DIMM接口，不過(guò)兩者的防呆缺口位置是不同的，不能混插。常見(jiàn)的容量是512MB到8GB，當(dāng)然也有單條16GB的DDR3內(nèi)存，只不過(guò)很稀少。
Intel酷睿i系列(如LGA1156處理器平臺(tái))、AMD AM3主板及處理器的平臺(tái)都是其“支持者”。
時(shí)至今日，DDR2和DDR3陸續(xù)開(kāi)始退出市場(chǎng)。
三星已在2021年末Q4確定停產(chǎn)DDR2；同時(shí)三星及海力士計(jì)劃逐步退出DDR3市場(chǎng)。根據(jù)DDR3市占率頂峰期2014年的數(shù)據(jù)（市占率達(dá)84%）顯示，三星及海力士市場(chǎng)份額達(dá)67%，短期內(nèi)，兩大內(nèi)存廠商退出市場(chǎng)將在供給端造成顯著空缺。
DDR4
早在遙遠(yuǎn)的2007年，有關(guān)DDR4內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)的一些信息就被公開(kāi)。
在美國(guó)舊金山2008年8月舉行的英特爾開(kāi)發(fā)者論壇上，一位來(lái)自奇夢(mèng)達(dá)的演講嘉賓提供了更多關(guān)于DDR4的公開(kāi)信息。在當(dāng)年關(guān)于DDR4的描述中，DDR4將使用30nm制程，運(yùn)行1.2V的電壓、常規(guī)總線(xiàn)時(shí)鐘頻率速率在2133MT/s，“發(fā)燒”級(jí)別將達(dá)到3200MT/s，于2012年推出市場(chǎng)，到2013年時(shí)運(yùn)行電壓將改進(jìn)至1V。
然而到了2011年1月，三星電子宣布完成DDR4 DRAM模塊的制造和測(cè)試，采用30nm級(jí)工藝，數(shù)據(jù)傳輸率為2133MT/s，運(yùn)作電壓在1.2V，這也是史上第一條DDR4內(nèi)存。在此之前，三星電子40nm制程的DRAM芯片的成功流片，成為DDR4發(fā)展的關(guān)鍵。
三個(gè)月之后，SK海力士宣布2400MT/s速率的2GB DDR4存儲(chǔ)器模塊面世，運(yùn)作電壓同樣在1.2V，同時(shí)宣布預(yù)計(jì)在2012年下半年開(kāi)始大批量生產(chǎn)。此后的2012年5月，美光宣布將在2012年后期使用30nm制程生產(chǎn)DRAM及閃存顆粒。
然而直到2014年，DDR4內(nèi)存才首次得到應(yīng)用，首款支持DDR4內(nèi)存的是英特爾旗艦級(jí)x99平臺(tái)。2014年底，起跳頻率為2133MHz的DDR4內(nèi)存產(chǎn)品陸續(xù)開(kāi)始紛紛上市，隨著2015年8月，英特爾發(fā)布Skylake處理器和100系列主板，DDR4開(kāi)始真正走向大眾，也標(biāo)志著DDR4時(shí)代的到來(lái)。
DDR4 SDRAM
與DDR3相比，DDR4的工作電壓從1.5V降到1.2V和1.05V（DDR4L），這意味著功耗更低，發(fā)熱量更小了。速度方面，DDR4從2133MHz起跳，最高速度可達(dá)4266MHz，接近DDR3的三倍。
原因在于，一方面DDR4除了可支持傳統(tǒng)SE信號(hào)外，還引入了差分信號(hào)技術(shù)，即進(jìn)化到了雙向傳輸機(jī)制階段；另一方面，DDR4采用了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了內(nèi)存模塊的設(shè)計(jì)，更容易實(shí)現(xiàn)高頻化；此外，DDR4還采用了三維堆疊封裝技術(shù)，增大了單位芯片的容量的同時(shí)，還采用了溫度補(bǔ)償自刷新、溫度補(bǔ)償自動(dòng)刷新和數(shù)據(jù)總線(xiàn)倒置技術(shù)，在降低功耗方面起到了很好的效果。
另外DDR4增加了DBI、CRC、CA parity等功能，讓DDR4內(nèi)存在更快速與更省電的同時(shí)亦能夠增強(qiáng)信號(hào)的完整性、改善數(shù)據(jù)傳輸及儲(chǔ)存的可靠性。
從DDR到DDR3，每一代DDR技術(shù)的內(nèi)存預(yù)取位數(shù)都會(huì)翻倍，前三者分別是2bit、4bit及8bit，以此達(dá)到內(nèi)存帶寬翻倍的目標(biāo)。不過(guò)DDR4在預(yù)取位上保持了DDR3的8bit設(shè)計(jì)，因?yàn)槔^續(xù)翻倍為16bit預(yù)取的難度太大，DDR4轉(zhuǎn)而提升Bank數(shù)量，一個(gè)rank單元內(nèi)的Bank單元數(shù)量增長(zhǎng)至16個(gè)，每個(gè)DIMM模塊最高擁有8個(gè)rank單元。
DDR5
內(nèi)存技術(shù)的發(fā)展與PC市場(chǎng)始終相輔相成。
Intel和AMD的處理器競(jìng)爭(zhēng)越演愈烈，內(nèi)存的性能成為新的瓶頸。早在2017年，負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)內(nèi)存技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的組織JEDEC就宣稱(chēng)將在2018年完成DDR5內(nèi)存的最終標(biāo)準(zhǔn)，美光、三星等內(nèi)存廠商在2018年也就開(kāi)始研發(fā)16GB的DDR5產(chǎn)品，甚至在2019年幾個(gè)廠商都已經(jīng)開(kāi)始逐漸量產(chǎn)DDR5內(nèi)存。但是直到2020年7月，JEDEC才正式發(fā)布了DDR5內(nèi)存的標(biāo)準(zhǔn)，而且起跳就是4800MHz，這比原先想象的要高出不少。
據(jù)JEDEC介紹，DDR5標(biāo)準(zhǔn)將提供兩倍于上代的性能并大大提高電源效率。在DDR5內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)下，最高內(nèi)存?zhèn)鬏斔俣饶苓_(dá)到6.4Gbps。此外，DDR5也改善了DIMM的工作電壓，將電壓從DDR4的1.2V降至1.1V，能夠進(jìn)一步提升內(nèi)存的能效表現(xiàn)。
DDR5可以使系統(tǒng)通道數(shù)再翻倍（圖源：Mircon）
在內(nèi)存密度方面，DDR5內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)將允許單個(gè)內(nèi)存芯片的密度達(dá)到64Gbit，這比DDR4內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)的16Gbit密度高出4倍。如此高的內(nèi)存密度，再結(jié)合多芯片封裝技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)最高40個(gè)單元的堆疊，如此堆疊的LRDIMM有效內(nèi)存容量可以達(dá)到2TB。
據(jù)DIGITIMES報(bào)道，三星電子、SK海力士和美光科技均已擴(kuò)大其DDR5芯片產(chǎn)量，旨在加速行業(yè)從DDR4向DDR5的過(guò)渡。消息人士稱(chēng)，將2022年視為DDR5的預(yù)熱年，2023年DDR5滲透率將大幅提升。
從1998年三星生產(chǎn)出最早的商用DDR SDRAM芯片到現(xiàn)在，已經(jīng)過(guò)去了20多年，DRAM內(nèi)存市場(chǎng)一直在發(fā)展，從DDR到DDR2、DDR3、DDR4、DDR5，然后是正在研發(fā)的DDR6。
從DDR技術(shù)和JEDEC規(guī)范的演進(jìn)過(guò)程中，我們可以看到，為了配合整體行業(yè)對(duì)于性能、內(nèi)存容量和功耗的不斷追求，規(guī)范的工作電壓越來(lái)越低，芯片容量越來(lái)越大，IO的速率也越來(lái)越高。
從最早的128Mbps的DDR發(fā)展到了當(dāng)今的6400Mbps的DDR5，每一代DDR的數(shù)據(jù)速率都翻倍增長(zhǎng)。
根據(jù)Yolle分析，兩代內(nèi)存之間的過(guò)渡時(shí)間大概只需要兩年。這意味著到2023年，DDR5 內(nèi)存的市場(chǎng)份額將高于DDR4的情況，到2026年，DDR4份額應(yīng)降至5%以下。整個(gè)DRAM市場(chǎng)預(yù)計(jì)到2026年將達(dá)到2000億美元。
DRAM的分支與演進(jìn)
按照應(yīng)用場(chǎng)景，DRAM分成標(biāo)準(zhǔn)DDR、LPDDR、GDDR三類(lèi)。JEDEC定義并開(kāi)發(fā)了這三類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，以幫助設(shè)計(jì)人員滿(mǎn)足其目標(biāo)應(yīng)用的功率、性能和尺寸要求。
標(biāo)準(zhǔn)型DDR：針對(duì)服務(wù)器、云計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、筆記本電腦、臺(tái)式機(jī)和消費(fèi)類(lèi)應(yīng)用程序，允許更寬的通道寬度、更高的 密度和不同的外形尺寸；
GDDR：Graphics DDR，一般稱(chēng)之為顯存，“G”代表Graphics，顧名思義，GDDR就是針對(duì)圖形顯示卡所特化的一種DDR內(nèi)存。2000年后電腦游戲的發(fā)展和火爆，人們對(duì)于顯卡性能需求日益增長(zhǎng)。運(yùn)行電腦游戲?qū)︼@卡GPU有高速數(shù)據(jù)交互需求，而且GPU與顯存之間的數(shù)據(jù)交換非常頻繁，特別是3D游戲的紋理貼圖對(duì)顯存帶寬和容量的要求更高。因此，GDDR應(yīng)運(yùn)而生，GDDR適用于具有高帶寬需求的計(jì)算領(lǐng)域，例如圖形相關(guān)應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)中心和AI等，與GPU配套使用；
LPDDR：Low Power DDR，是DDR SDRAM的一種，又稱(chēng)為 mDDR(Mobile DDR SDRAM)，是JEDEC固態(tài)技術(shù)協(xié)會(huì)面向低功耗內(nèi)存而制定的通信標(biāo)準(zhǔn)，以低功耗和小體積著稱(chēng)，提供更窄的通道寬度，專(zhuān)門(mén)用于移動(dòng)式電子產(chǎn)品。
DDR、GDDR、LPDDR，分別作為電腦、顯卡、手機(jī)的內(nèi)存，都有各自耕耘和專(zhuān)攻的領(lǐng)域，盡管類(lèi)型多種多樣，但萬(wàn)變不離其宗，都是基于DDR的一些原理演變而來(lái)。
但從不同類(lèi)型內(nèi)存發(fā)情況來(lái)看，它們目前包括以后的關(guān)系將不再是繼承發(fā)展而是平行發(fā)展的關(guān)系。DDR將繼續(xù)穩(wěn)步的走性能路線(xiàn)，而GDDR也更加專(zhuān)注對(duì)帶寬和容量的優(yōu)化，至于移動(dòng)端的扛把子LPDDR近年來(lái)市場(chǎng)需求旺盛，技術(shù)迭代壓力大，有望繼續(xù)領(lǐng)跑。同時(shí)，三種內(nèi)存上所采用的新技術(shù)也可反哺DDR家族，為它們各自的的發(fā)展提供借鑒和技術(shù)驗(yàn)證。
另外，對(duì)于迫切需要高帶寬的應(yīng)用，比如游戲和高性能計(jì)算，高帶寬內(nèi)存(HBM)成為繞過(guò)DRAM傳統(tǒng)IO增強(qiáng)模式演進(jìn)的優(yōu)秀方案。
高帶寬內(nèi)存(HBM)
HBM直接和處理器封裝的方式不再受限于芯片引腳，突破了IO帶寬的瓶頸。另外DRAM和CPU/GPU物理位置的接近使得速度進(jìn)一步提升。
在尺寸上，HBM也使整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)大大縮小成為可能。目前，HBM2在很大程度上是GDDR6的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。不過(guò)從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，因?yàn)?D在制造上接近天花板，DRAM仍有很強(qiáng)的3D化趨勢(shì)。
DDR市場(chǎng)格局與國(guó)產(chǎn)進(jìn)展
高資金壁壘、高技術(shù)壁壘促使DRAM供應(yīng)端形成寡頭壟斷市場(chǎng)。存儲(chǔ)芯片的設(shè)計(jì)與制造產(chǎn)業(yè)具備較高的技術(shù)壁壘和資本壁壘，早期進(jìn)入存儲(chǔ)器顆粒領(lǐng)域的頭部企業(yè)具備顯著的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。同時(shí)隨著晶圓制程的不斷提升芯片設(shè)計(jì)和研發(fā)的難度持續(xù)提升，晶圓制造產(chǎn)線(xiàn)的投資額也隨之增長(zhǎng)，IDM 模式的存儲(chǔ)芯片企業(yè)資本支出高企。
歷經(jīng)幾十年間的多輪行業(yè)周期與技術(shù)變革后，存儲(chǔ)芯片市場(chǎng)形成了寡頭壟斷格局，市場(chǎng)被韓國(guó)和美國(guó)的龍頭企業(yè)主導(dǎo)。從DDR內(nèi)存芯片市場(chǎng)來(lái)看，三大巨頭三星、SK海力士、美光技術(shù)存在領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，三大巨頭2021年市占率合計(jì)占比超90%。中國(guó)臺(tái)灣存儲(chǔ)企業(yè)華邦及南亞科技，大陸存儲(chǔ)企業(yè)長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)為技術(shù)追趕者。
目前市場(chǎng)上具備DDR5/LPDDR5量產(chǎn)能力的僅為三星、海力士、美光。國(guó)內(nèi)存儲(chǔ)龍頭合肥長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)計(jì)劃于2022Q1進(jìn)行DDR5的試量產(chǎn)。長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)于2016年成立，為業(yè)內(nèi)追趕者，發(fā)展較為迅速。長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)于2019年9月發(fā)布自主研發(fā)的8Gb DDR4芯片正式量產(chǎn)，采用19納米工藝打造。2020年長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)的DDR4及LPDDR4（X）已入市，主要用于國(guó)產(chǎn)的PC/手機(jī)端，性能獲得市場(chǎng)的認(rèn)可、價(jià)格具備市場(chǎng)吸引力。
有消息稱(chēng)，長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)今年還將投產(chǎn)17nm工藝的DDR5內(nèi)存，未來(lái)還會(huì)有10G5工藝和DDR6的升級(jí)，可見(jiàn)我國(guó)在內(nèi)存芯片領(lǐng)域正在加速追趕，未來(lái)在這一領(lǐng)域或?qū)⒉辉偈芟抻趪?guó)外壟斷。
此外，芯動(dòng)科技近日也在LPDDR5X領(lǐng)域率先突破10Gbps，以先進(jìn)FinFet工藝量產(chǎn)全球最快LPDDR5/5X/DDR5 IP一站式解決方案。除了速度的提升，延遲也降低了15%，非常適合5G通信、汽車(chē)高分辨率AR/V、AI邊緣計(jì)算等應(yīng)用場(chǎng)景。
除了LPDDR5/5X/DDR5，近期芯動(dòng)科技還正式發(fā)布了全球首款GDDR6X高速顯存技術(shù)，首發(fā)的GDDR6/6X Combo IP，單個(gè)DQ能達(dá)到21Gbps超高速率，已經(jīng)在多個(gè)先進(jìn)FinFet工藝成功量產(chǎn)出貨。芯動(dòng)科技還率先推出自主研發(fā)物理層兼容UCIe標(biāo)準(zhǔn)的IP解決方案Innolink Chiplet，這是首套跨工藝、跨封裝的Chiplet連接解決方案，且已在先進(jìn)工藝上量產(chǎn)驗(yàn)證成功。
值得一提的是，今年5月，國(guó)內(nèi)又一家科技公司瀾起科技正式宣布，已成功首發(fā)試產(chǎn)面向DDR5內(nèi)存的第二代RCD芯片。RCD芯片是一種緩沖器，位于內(nèi)存控制器和DRAM IC之間，可以重新分配模塊內(nèi)的命令/地址信號(hào)，從而提升信號(hào)完整性并將更多內(nèi)存設(shè)備連接到一個(gè)DRAM通道。
另外，瀾起科技還發(fā)布了全球首款CXL內(nèi)存擴(kuò)展控制器芯片MXC，該芯片可大幅擴(kuò)展內(nèi)存容量和帶寬。之后不久，三星電子發(fā)布首款512GB內(nèi)存擴(kuò)展器DRAM模組，該內(nèi)存模組的CXL內(nèi)存擴(kuò)展控制器芯片就是采用了瀾起科技的MXC。
財(cái)信證券表示，高流量應(yīng)用場(chǎng)景的逐步落地要求更高的服務(wù)器性能，而處理器廠商陸續(xù)推出新平臺(tái)標(biāo)志DDR5開(kāi)始取代DDR4，這將帶來(lái)內(nèi)存接口芯片單價(jià)的提升，同時(shí)配套芯片的引入也會(huì)帶來(lái)增量空間。
寫(xiě)在最后
從1971年英特爾發(fā)明第一塊DRAM開(kāi)始，這個(gè)產(chǎn)業(yè)起起伏伏發(fā)展了50多年。DRAM行業(yè)領(lǐng)頭羊也從美國(guó)換到日本，如今花落韓國(guó)。
毫無(wú)疑問(wèn)，隨著國(guó)產(chǎn)DDR5內(nèi)存的誕生，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)還會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)。
在過(guò)去十幾年，韓國(guó)統(tǒng)治了內(nèi)存市場(chǎng)，但對(duì)未來(lái)的情況誰(shuí)都無(wú)法預(yù)測(cè)。長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)用6年追到只差三星1-2代，也許再用5年就能完全追平三星。
畢竟，所有燎原的大火都起源于一粒火種。
文章參考：
太平洋電腦網(wǎng)，《內(nèi)存發(fā)展歷程》
凡億教育，《存儲(chǔ)器DDR發(fā)展史簡(jiǎn)介》
全棧云技術(shù)架構(gòu)，《深入淺出：全面解讀DDR內(nèi)存原理》
閃德資訊，《一文帶你回顧DDR內(nèi)存的前世今生》
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