臺(tái)灣的DRAM產(chǎn)業(yè)曾經(jīng)是臺(tái)灣科技界指標(biāo)性產(chǎn)業(yè)，但近幾年DRAM的供需市場產(chǎn)生很大的變化。動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存(Dynamic Random-Access Memory,，DRAM)是常見的內(nèi)存組件,。固態(tài)技術(shù)協(xié)會(huì)(JEDEC)于2012年9月正式公布最新的DDR DRAM標(biāo)準(zhǔn),，DDR4(第四代DDR DRAM),。距上一代DDR DRAM，也就是DDR3的發(fā)表,，已有5年之久,。對于產(chǎn)品日新月異，瞬息萬變的科技業(yè)而言,，5年是非常久的時(shí)間,。
臺(tái)灣的DRAM產(chǎn)業(yè)曾經(jīng)是臺(tái)灣科技界指標(biāo)性產(chǎn)業(yè)，但近幾年DRAM的供需市場產(chǎn)生很大的變化,。
2013年美光(Micron Technology Group)并購日本內(nèi)存大廠爾必達(dá)(Elpida)后,，全球DRAM生產(chǎn)幾乎由前三大公司：三星(Samsung),、海力士(SK Hynix)以及美光所霸占,，僥幸存活的少數(shù)廠商只能轉(zhuǎn)而幫其他大廠代工，或是改為生產(chǎn)具有市場利基的產(chǎn)品,。如今行動(dòng)裝置與物聯(lián)網(wǎng)重新帶動(dòng)DRAM市場需 求,，朝向更小、更省電的方向邁進(jìn),，若能掌握這股新趨勢,，未來臺(tái)灣廠商在內(nèi)存產(chǎn)業(yè)還是大有可為。
動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存(Dynamic Random-Access Memory，DRAM)是常見的內(nèi)存組件,。在處理器相關(guān)運(yùn)作中,，DRAM經(jīng)常被用來當(dāng)作數(shù)據(jù)與程序的主要暫存空間。相對于硬盤或是閃存(Flash Memory),，DRAM具有訪問速度快,、體積小、密度高等綜合優(yōu)點(diǎn),，因此廣泛的使用在各式各樣現(xiàn)代的科技產(chǎn)品中,，例如計(jì)算機(jī)、手機(jī),、游戲機(jī),、影音播放器 等等。
自1970年英特爾(Intel)發(fā)表最早的商用DRAM芯片-Intel 1103開始,，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步與科技產(chǎn)品的演進(jìn),，DRAM標(biāo)準(zhǔn)也從異步的DIP、EDO DRAM,、同步的SDRM(Synchronous DRAM),、進(jìn)展到上下緣皆可觸發(fā)的DDR DRAM(Double-Data Rate DRAM)。
每一代新的標(biāo)準(zhǔn),，目的不外乎是針對前一代做以下的改進(jìn)：單位面積可容納更多的內(nèi)存,、數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣雀臁⒁约案俚暮碾娏?。更小,、更快、更省電,，是半?dǎo)體產(chǎn)業(yè)永不停息的追求目標(biāo),，當(dāng)然DRAM也不例外。
固態(tài)技術(shù)協(xié)會(huì)(JEDEC)于2012年9月正式公布最新的DDR DRAM標(biāo)準(zhǔn),，DDR4(第四代DDR DRAM),。距上一代DDR DRAM，也就是DDR3的發(fā)表,，已有5年之久,。
對于產(chǎn)品日新月異，瞬息萬變的科技業(yè)而言,，5年是非常久的時(shí)間,。2007年6月第一代iPhone問世，同年DRAM產(chǎn)業(yè)宣布DDR3時(shí)代來 臨;到了2012年,，iPhone都已經(jīng)推進(jìn)到iPhone5了,，DRAM才正式進(jìn)入DDR4,，相比之下DRAM的進(jìn)步不得不說相當(dāng)緩慢。
隨著行動(dòng)裝置的盛行,，個(gè)人計(jì)算機(jī)市場逐漸式微,，加上缺乏可以刺激消費(fèi)者積極更新設(shè)備的應(yīng)用程序，這些因素都降低了大眾對新一代DRAM標(biāo)準(zhǔn)的渴望,。
即使新標(biāo)準(zhǔn)看起來有更多優(yōu)點(diǎn),，但無法激起消費(fèi)者的購買欲望，就沒有市場,，新一代DRAM的需求若不顯著,，DRAM廠對于投入資金研發(fā)新技術(shù)的意愿就顯得意興闌珊，新標(biāo)準(zhǔn)的制定也就不那么急迫了,。
DDR4 PK DDR3
即使緩步前進(jìn),，DDR4終究還是來到大家的面前。新的標(biāo)準(zhǔn)必定帶來新的氣象,，讓我們來看看DDR4與DDR3有什么不同之處：
儲(chǔ)存容量：單一的DDR4芯片擁有比DDR3多一倍的儲(chǔ)存空間,，而每個(gè)DDR4模塊(module)最多可搭載8個(gè)DDR4芯片，比DDR3多 一倍,。也就是說,，DDR4模塊的最大容量比DDR3多4倍。主板上相同的位置,，DDR4可容納更大的內(nèi)存容量;換個(gè)角度來說,，在容量需求不變的情況 下，DDR4所需的空間比DDR3要小,。
傳輸速度：DDR3的傳輸速度從800MHz(MHz=每秒百萬次)到2188MHz不等;而DDR4的傳輸速度從2188MHz起跳,，目前的規(guī)格定義到3200MHz，將來可望達(dá)到4266MHz,。
耗電量：省電是DDR4最明顯的改進(jìn)之處,。DDR3所需的標(biāo)準(zhǔn)電源供應(yīng)是1.5V(伏特，電壓單位)而DDR4降至1.2V,，專門為行動(dòng)裝置設(shè)計(jì)的低功耗DDR4(LPDDR4)更降至1.1V,。除了降低工作電壓，DDR4支持深度省電模式(Deep Power Down Mode),，在暫時(shí)不需要用到內(nèi)存的時(shí)候可進(jìn)入休眠狀態(tài),，無須更新內(nèi)存(Refresh)，可進(jìn)一步減少待機(jī)時(shí)功率的消耗,。
除了上述的三個(gè)主要部份外,，DDR4還支持命令/地址總線上的同位核對(parity check),，以及在數(shù)據(jù)寫入時(shí),，數(shù)據(jù)總線上支持循環(huán)冗余檢驗(yàn)(CRC)等功能,，以自動(dòng)偵錯(cuò)的方式來避免因訊號(hào)干擾而導(dǎo)致不正確的命令或數(shù)據(jù)被寫入內(nèi)存， 增加高速傳輸時(shí)數(shù)據(jù)的完整性,。
DDR4應(yīng)用限制
世上沒有白吃的午餐,。雖說DDR4具有上述的優(yōu)點(diǎn)，但在應(yīng)用上卻有額外的負(fù)擔(dān),。
首先,，跟DDR3相比，DDR4讀寫指令需要更長的啟動(dòng)時(shí)間周期(Read Latency或Write Latency,，也就是讀寫指令下達(dá)后,，需花費(fèi)多少時(shí)間周期，數(shù)據(jù)才會(huì)出現(xiàn)在接口上),。因此在相同頻率下,，DDR4的讀寫效率會(huì)比DDR3低。這其實(shí)是可 以理解的,。隨著半導(dǎo)體制程技術(shù)的提升,，內(nèi)存對外的接口邏輯電路的速度也越變越快，但內(nèi)存內(nèi)部的反應(yīng)速度卻沒有增加,，因此對外部的控制電路而言,，DDR4的 讀寫指令需要更長的時(shí)間周期才能被啟動(dòng)。換句話說,，DDR4的輸入頻率頻率或許可以比DDR3快上一倍,，但內(nèi)存的反應(yīng)速度并沒有增快一倍，因此只好定義更 多的讀寫起始周期來因應(yīng),。若因?yàn)橄到y(tǒng)的限制,，使得DRAM的 輸入頻率無法達(dá)到太高的頻率時(shí)，DDR3的讀寫效率會(huì)比DDR4來得好,。其實(shí)從DDR2進(jìn)展到DDR3時(shí)也有類似的問題發(fā)生,。新一代的內(nèi)存在剛推出的時(shí) 候，價(jià)格不但偏高,，同頻操作下的效率又比舊型內(nèi)存差,，總要過一段時(shí)間，市場對高速內(nèi)存的需求升高,，再加上產(chǎn)能提升帶動(dòng)單位內(nèi)存價(jià)格的下降,，才會(huì)真正達(dá)到世 代交替。
其次,，DDR3有8個(gè)獨(dú)立內(nèi)存組(bank),，每個(gè)bank可獨(dú)立接收讀寫指令?？刂?span id="8mae4ocg" class="contentlabel">DRAM的 邏輯電路若妥善安排內(nèi)存地址,，可以減少相鄰讀寫指令間等待的時(shí)間,，降低數(shù)據(jù)總線額外閑置的機(jī)率，提高傳輸?shù)男?。DDR4雖然增加內(nèi)存組數(shù)為16,，但卻加 入內(nèi)存群組(bank group)的限制。不同bank但若屬于同一個(gè)bank group,，連續(xù)讀寫指令間必須增加等待時(shí)間周期,，造成數(shù)據(jù)總線的閑置機(jī)率升高，傳輸效能降低,。在此種限制下,，如何充分利用數(shù)據(jù)總線以達(dá)成最高效率，對于 控制DDR4的邏輯電路設(shè)計(jì)是新的挑戰(zhàn),。
目前各DRAM大 廠已陸續(xù)推出DDR4的內(nèi)存模塊,，英特爾最新個(gè)人計(jì)算機(jī)旗艦平臺(tái)—Haswell-E搭配X99芯片組全面支持DDR4，價(jià)格上比相似規(guī)格的DDR3貴上 20~50%,，實(shí)際使用起來卻感受不到太大的差別,。其實(shí)內(nèi)存的執(zhí)行速度雖然重要，多數(shù)情況下并不是系統(tǒng)效能的瓶頸所在,。因此,，價(jià)格如果不能大幅降低，對桌 面計(jì)算機(jī)的消費(fèi)者而言,，改用DDR4的誘因不大,。
行動(dòng)DRAM興起帶動(dòng)市場需求
近幾年DRAM的供需市場產(chǎn)生很大的變化。 2013年美光(Micron Technology Group)并購日本內(nèi)存大廠爾必達(dá)(Elpida)后,，全球DRAM生產(chǎn)幾乎由前三大公司：三星(Samsung),、海力士(SK Hynix)以及美光所霸占，小廠只能挑選大廠已經(jīng)淘汰的小眾市場勉強(qiáng)維持(詳見圖四),。而低功耗的行動(dòng)DRAM(mobile DRAM)逐漸取代標(biāo)準(zhǔn)型DRAM,，成為DRAM產(chǎn)業(yè)最重要的市場。根據(jù)DRAMeXchange所做的統(tǒng)計(jì),，蘋果公司(Apple Inc)已是全球DRAM最大采買商,，預(yù)計(jì)2015蘋果的產(chǎn)品將占用全球25%的DRAM產(chǎn)能。
DRAMeXchangee更進(jìn)一步預(yù)測,，2014年行動(dòng)DRAM占整體DRAM產(chǎn)出的36%,，2015年有機(jī)會(huì)突破40%大關(guān)。由此趨勢看 來,，未來幾年,，行動(dòng)內(nèi)存大有機(jī)會(huì)取代標(biāo)準(zhǔn)型DRAM，成為最大的DRAM產(chǎn)出,。目前高階智能型手機(jī)或平板計(jì)算機(jī)上的DRAM配備容量大約是 1GB~2GB,，對省電方面的要求更加嚴(yán)格,。今(2015)年多家手機(jī)大廠新推出的旗艦型智慧手機(jī)計(jì)劃將搭載低功耗的行動(dòng)DDR4(LPDDR4)，加上 蘋果新一代iPhone與iPad將提高內(nèi)建DRAM容量,，預(yù)期LPDDR4將比標(biāo)準(zhǔn)DDR4更快普及,?？礈?zhǔn)行動(dòng)DRAM的商機(jī),，DRAM三大廠紛紛宣布 設(shè)置新設(shè)備來增加行動(dòng)DRAM的產(chǎn)量。在標(biāo)準(zhǔn)型DRAM方面,，雖然個(gè)人計(jì)算機(jī)市場需求下滑,，但近年來云端運(yùn)算與云端數(shù)據(jù)儲(chǔ)存應(yīng)用的崛起，帶動(dòng)服務(wù)器設(shè)備需 求逐年攀升,，服務(wù)器DRAM也跟著穩(wěn)定成長,，成為標(biāo)準(zhǔn)型DDR4切入市場的契機(jī)。
以DRAM的基本結(jié)構(gòu)(一個(gè)電容和一個(gè)晶體管組合成一個(gè)記憶單元)來看,，未來在速度與耗電量的改進(jìn)空間不大,，產(chǎn)學(xué)界早已積極開發(fā)類似的內(nèi)存架構(gòu)，例如Z-RAM,、TTRAM等,，DDR4會(huì)不會(huì)是末代DRAM標(biāo)準(zhǔn)，誰也無法預(yù)測,。
臺(tái)灣的DRAM產(chǎn)業(yè)曾經(jīng)是臺(tái)灣科技界指標(biāo)性產(chǎn)業(yè),，但經(jīng)過10多年的巨額投資，終究還是敵不過韓國與美國大廠,，在下一個(gè)DRAM周期的春天來臨前 就黯然退出主要競賽行列,。僥幸存活的少數(shù)廠商只能轉(zhuǎn)而幫其他大廠代工，或是改為生產(chǎn)不被大廠青睞,、市場規(guī)模較小的產(chǎn)品,。如今內(nèi)存整體市場已經(jīng)跟10年前大 不相同。行動(dòng)裝置與物聯(lián)網(wǎng)所帶動(dòng)的市場需求,，明顯地朝向更小,、更省電的方向，而非一昧著重在速度跟效率上,。若能好好掌握這股新的趨勢,，未來臺(tái)灣廠商在內(nèi)存 產(chǎn)業(yè)還是大有可為。