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DDR5進程推進,存儲市場或迎曙光

作者: 發布時間:2020/10/24 來源:有信商城 瀏覽量:423 相關關鍵詞: 存儲器 DDR5 三星

作為DDR4的后繼者,DDR5是下一代同步動態隨機存取存儲器(SDRAM)。DDR存儲器可在單個時鐘周期內發送和接收兩次數據信號,并允許更快的傳輸速率和更高的容量。

雖然DDR內存中的大多數開發都是適度的增量,重點是性能改進以滿足服務器和個人計算機應用程序要求,但從DDR4到DDR5的跨越是一個更大的飛躍。在需要更多帶寬的驅動下,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,美光宣布采用行業領先的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,其內存性能提升至少85%,從而應對下一代服務器負載。如今數據中心的系統架構正在提供日益增多的處理器核心數、以及更大的內存帶寬與容量,而DDR5使內存密度翻倍,并同時提升可靠性。

相比DDR4,DDR5的運算速度提升了163%,而芯片晶體管密度提升了300%。快速增多的數據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技術無法滿足帶寬需求。相較于DDR4,DDR5性能提升逾1.85倍。DDR5還實現了現代數據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制造商提出了新的要求。DRAM制造商將在未來采用EUV技術來制造最先進的DRAM。今年早些時候,三星宣布已交付了100萬個基于EUV技術的10納米級(D1x)DDR4(第四代雙倍數據速率)DRAM。這些模塊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,為高級個人計算機、手機、企業服務器和數據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于10納米級工藝技術的16 千兆字節(Gb)第五代低功耗雙倍數據速率內存(LPDDR5)移動DRAM芯片的大規模生產線。三星將EUV應用于該工藝。

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。這樣可以繪制更精細的電路,從而可以在相同的表面積中存儲更多的數據。使電路更精細意味著更多的邏輯門能夠容納在單個芯片內。因此,這些芯片繼而變得更加強大和節能。在部署EUV時,芯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程序上占有優勢。得益于其優質的半導體制造技術和專業技能,公司成功將EUV工藝應用于DRAM生產。三星已經大規模生產特定的EUV應用產品,并準備在不久的將來提高其大規模制造能力。

而SK海力士也在同步推動DDR5的進程。SK海力士將于今年開始限量生產下一代DRAM,早于2018年11月亦宣布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的速度范圍為1600–3200MHz,但目前已看到各制造商已將DDR4的速度提升到5000MHz。

當然剛起步時不會看到8400MHz的速度,但等到技術成熟后,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海力士還計劃生產24Gb和32Gb DRAM(24GB/48GB 容量),具體取決于閃存供應商是否要采用雙容量路線。

在以5G、自動駕駛車輛、AI、AR、VR、大數據以及其它應用為代表的第四次工業革命中,DDR5DRAM可用于HPC和AI數據分析。DDR5還可基于16Gb乃至24Gb單塊芯片提供更為廣泛的密度,滿足云服務客戶的需求。相比之前版本,DDR5支持的密度更高,性能可擴展性更強,在引領大數據和AI時代方面,牢固地占據了一席之地。

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層堆棧的NAND產品。三星目前正在開發具有160層堆棧的第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快閃記憶體將采用雙堆棧的技術來達到更多堆棧層的目的,這樣可以使得容量更大,使用范圍也更加廣泛。就現階段來說,如果完成160層堆棧的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層堆棧產品。

第二季度存儲器半導體市場規模隨著在家辦公和遠程教育的擴散,服務器、PC需求增加,DRAM和NAND閃存都呈現出增長趨勢。DRAM和NAND閃存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閃存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,國內將迎來“國慶”假期黃金周,后續還有雙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、圣誕節等。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月份或在線上購物,錯開人流高峰。新款iPhone于下半年上市,也有望推高存儲市場的需求。而DDR5性能相比較于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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