《電子技術(shù)應(yīng)用》
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DDR3的謝幕

2022-09-03
來源:半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫
關(guān)鍵詞: DDR3 三星 處理器 英特爾

當(dāng)三星發(fā)出通知將在兩年內(nèi)停產(chǎn)DDR3,,最后接單時(shí)間截止到2022年末時(shí),,DDR3似乎就宣告終局,;而三星之后,SK海力士也開始計(jì)劃停產(chǎn)DDR3內(nèi)存,。全世界第一大、第二大內(nèi)存廠商相繼停產(chǎn),,DDR3正準(zhǔn)備謝幕,。

DDR3歷經(jīng)15年

曾經(jīng)DDR3的出現(xiàn),可謂是千呼萬喚始出來,。

在2006年左右,,隨著高端處理器的陸續(xù)上市,,DDR2 667內(nèi)存已經(jīng)不能滿足高端處理器對(duì)內(nèi)存帶寬的需求,DDR2 800準(zhǔn)備替代DDR2 667成為主流,。按照J(rèn)EDEC制定的DDR2標(biāo)準(zhǔn)來說,,800MHz已經(jīng)是DDR2家族中最高的頻率,而800MHz的最高頻率也成為DDR2的設(shè)計(jì)瓶頸,。

當(dāng)時(shí)英特爾已經(jīng)指出了DDR2 800面臨的挑戰(zhàn),。第一,DDR2已經(jīng)跟不上處理器發(fā)展的趨勢(shì),,核心頻率超過200MHz的DDR2產(chǎn)品生產(chǎn)難度加大,、良品率低,加上速度的提高,,又造成了高功耗,。第二,在支持更高的速度,,保證信號(hào)的完整性方面,,DDR2星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)很難做到。第三,,由于接口邏輯功耗與速度成正比等問題存在,,需要降低核心電壓來抵消功耗的提高,但這樣又勢(shì)必影響內(nèi)存的穩(wěn)定性,。

這些都使得DDR3的呼聲高漲,。2007年6月26日,JEDEC協(xié)會(huì)終于完成了DDR3內(nèi)存規(guī)范,。

相比上一代DDR2,,DDR3在許多方面作了新的規(guī)范。核心電壓降低到1.5V,,預(yù)取從4-bit變成了8-bit,,這也是DDR3提升帶寬的關(guān)鍵。同樣的核心頻率DDR3能夠提供兩倍于DDR2的帶寬,,此外DDR3還新增了CWD,、Reset、ZQ,、STR,、RASR等技術(shù)。

在DDR3標(biāo)準(zhǔn)推出后,,英特爾在當(dāng)年就推出支持DDR3的主機(jī)板IntelP35,。除了當(dāng)年就推出支持的相關(guān)主板,英特爾推出的支持DDR3內(nèi)存的芯片組數(shù)量為各家之最,種類覆蓋高,、中,、低端。英特爾對(duì)DDR3的大力支持讓DDR3走上了歷史舞臺(tái),。

之后英偉達(dá),、AMD也都相繼推出支持DDR3的芯片組,例如英偉達(dá)在nForce系列支持DDR3內(nèi)存的芯片組,、AMD推出的PROA系列APU同樣支持DDR3,。

從應(yīng)用形式看,DDR3主要是與主控芯片(如MCU,、MPU,、Soc)配套使用,滿足主控芯片的存儲(chǔ)需求,。TI,、高通、瑞薩,、Mobileye,、安霸、NXP的主控芯片中都有配置DDR3,。

從制程上看,,三星、SK海力士,、美光DDR3制程停留在2015,、2016年的20nm;臺(tái)系廠商中,,南亞將DDR3迭代至20nm,、華邦DDR3制程已推進(jìn)至25nm;而國內(nèi)北京君正和東芯股份采用力晶25nm制程,,兆易創(chuàng)新則使用17nm制程,,制程更先進(jìn),成本更低,。由此可見在DDR3領(lǐng)域,,兆易DDR3產(chǎn)品制程最為先進(jìn)。

在推出后的3年時(shí)間中,,DDR3的市場(chǎng)規(guī)模就已經(jīng)超過了DDR2;在2014年,,DDR3達(dá)到了歷史上最大的市場(chǎng)規(guī)模有394億美金,。

現(xiàn)在,DDR3早已作為利基產(chǎn)品,應(yīng)用于液晶電視,、數(shù)字機(jī)頂盒,、播放機(jī)等消費(fèi)型電子與網(wǎng)絡(luò)通訊等領(lǐng)域。

因?yàn)閃iFi路由器,、家電等這類產(chǎn)品在短時(shí)間內(nèi)沒有升級(jí)需求,,目前大量的低容量、低端消費(fèi)電子是DDR3應(yīng)用的第一大領(lǐng)域,;除此之外,,工業(yè)和汽車領(lǐng)域也對(duì)DDR3具有穩(wěn)定的需求。

大陸廠商方面,,兆易創(chuàng)新17nmDDR3目前處于小批量測(cè)試階段,,預(yù)計(jì)今年量產(chǎn);東芯股份的DDR3覆蓋1G,、2G,、4G,共計(jì)10款產(chǎn)品,,其料號(hào)數(shù)量分別為3,、3、4,;北京君正2021年的主要營(yíng)收來源為DDR3,。

DDR4與DDR3的對(duì)戰(zhàn)

三星向來是內(nèi)存廠商的優(yōu)等生,在DDR4的布局上也不例外,。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,。

隨著時(shí)間的發(fā)展,,2012年JEDEC終于推出了DDR4標(biāo)準(zhǔn)。

DDR4的推出同樣是由于DDR3已經(jīng)達(dá)到了其性能和帶寬的上限,。DDR4的性能更高,、DIMM容量更大、數(shù)據(jù)完整性更強(qiáng)且能耗更低,。

DDR3和DDR4的峰值帶寬

DDR4每引腳速度超過2Gbps且功耗低于DDR3L(DDR3低電壓),,能夠在提升性能和帶寬50%的同時(shí)降低總體計(jì)算環(huán)境的能耗。這代表著對(duì)以前內(nèi)存技術(shù)的重大改進(jìn),,并且能源節(jié)省高達(dá)40%,。

到了2014年,,DDR4內(nèi)存才首次得到應(yīng)用。英特爾同樣率先推出了首款支持DDR4內(nèi)存的英特爾旗艦級(jí)x99平臺(tái),,但當(dāng)時(shí)DDR4在性能和價(jià)格上與高頻率DDR3相比,,并沒有什么優(yōu)勢(shì);直到后來,,英特爾發(fā)布Skylake處理器和100系列主板使得DDR4真正走向大眾,。

現(xiàn)在,DDR4憑借其良好的性能和功耗,,廣泛活躍于內(nèi)存市場(chǎng),。

歷代的DDR引腳數(shù)和鍵槽位置不同

從外觀講,DDR4不兼容DDR3主板,,反之亦然,。卡槽位置有變化,,避免意外插入錯(cuò)誤類型的內(nèi)存,。每個(gè)模組包含288個(gè)針腳,而不是240個(gè),。為了增強(qiáng)強(qiáng)度和電氣接觸,,PCB底部形狀存在輕微弧度。

在DDR4的沖擊下,,2020年DDR3市場(chǎng)已經(jīng)逐漸萎縮,,縮小到129億美金,市場(chǎng)規(guī)模年復(fù)合增長(zhǎng)率為-20%,。

對(duì)于DDR4,,目前存儲(chǔ)市場(chǎng)的主流產(chǎn)品是容量8GB+的DDR4/DDR5。

國內(nèi)廠商方面,,長(zhǎng)鑫于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入市,;江波龍電子旗下存儲(chǔ)品牌FORESEE發(fā)布了自產(chǎn)的DDR4內(nèi)存芯片,,該內(nèi)存基于當(dāng)前最先進(jìn)的1α nm制程工藝。

DDR5已經(jīng)成為主流

從歷代DDR的發(fā)展來看,,每一代內(nèi)存的更換時(shí)間都十分漫長(zhǎng),。

一方面是價(jià)格的原因。例如在2007年時(shí),,主流DDR2內(nèi)存價(jià)格平均在310元左右,,而1GB DDR3-1333內(nèi)存價(jià)格則在1600左右,兩者之間相差了5倍之多,,巨大的價(jià)格差距常常使消費(fèi)級(jí)玩家望而卻步,。

另一方面是平臺(tái)配套的原因,。即使JEDEC推出了新一代DDR標(biāo)準(zhǔn),,也需要內(nèi)存廠商開始制造相關(guān)DDR內(nèi)存,,再匹配到能夠支持相關(guān)DDR的處理器,這之間的時(shí)間消耗很大,,加上處理器廠商考慮價(jià)格問題可能延遲匹配時(shí)間,。

正是因?yàn)檫@兩個(gè)原因,DDR2過渡至DDR3花了接近4~5年時(shí)間,,DDR3至DDR4也快用了2~3年時(shí)間,,出貨量才漸漸超越上代。但DDR5的發(fā)展速度極快,。

YoleDeveloppement報(bào)告指出,,DDR5可能會(huì)是PC內(nèi)存模組史上,最快完成普及的規(guī)格,,DDR5超越DDR4可能僅需一年時(shí)間,。

從平臺(tái)配套來看,2022是DDR5開始量產(chǎn)的一年,,無論是筆記本還是臺(tái)式,,很多標(biāo)桿級(jí)主板都只支持最新的DDR5。

今年的消費(fèi)級(jí)市場(chǎng),,AMD年初發(fā)布的銳龍6000筆記本已經(jīng)全面支持DDR5內(nèi)存了,,今年底的5nm Zen4處理器也會(huì)給桌面平臺(tái)帶來DDR5內(nèi)存支持。

英特爾方面,,去年12代酷睿首發(fā)支持DDR5,,今年底的13代酷睿Raptor Lake雖然也會(huì)同時(shí)兼容DDR4/5內(nèi)存,但英特爾鼓勵(lì)廠商重點(diǎn)支持DDR5內(nèi)存,。

按照這樣的趨勢(shì)下去,,今年底的時(shí)候DDR5內(nèi)存應(yīng)該在高端市場(chǎng)獲得認(rèn)可。

除去廠商的支持配套,,在今年6月,,DDR5的價(jià)格迎來了“大跳水”。16GB雙通道DDR5套裝的價(jià)格從2月前的500~1000美元暴跌到120~130美元,;Trident Z5 DDR5-6000 CL36內(nèi)存套件在1月初的時(shí)候,,價(jià)格是4000美元,五個(gè)月后,,價(jià)格已經(jīng)暴跌到800美元,。

以三星的16GB筆記本內(nèi)存條為例,DDR432008GB的價(jià)格是209元左右,,DDR5480016GB單條價(jià)格為549元,,與DDR48GB兩條套組價(jià)格不相上下,。

從實(shí)際的DDR4與DDR5的性能比對(duì)來看,DDR5有較為明顯的性能提升,。AnandTech使用12代酷睿入門級(jí)型號(hào)i3-12300,,詳細(xì)對(duì)比了DDR5、DDR4的性能,。測(cè)試用的頻率,、時(shí)序分別是DDR5-4800CL、DDR4-3200CL22,,都是JEDEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范參數(shù),,也是目前最主流的規(guī)格。

在35個(gè)不同項(xiàng)目,,絕大部分測(cè)試中DDR5,、DDR4差距很小,都不超過5%,,很多甚至毫無不同,。但也有一些例外,尤其是WinRAR,。因?yàn)楦叨纫蕾噧?nèi)存帶寬,,DDR5領(lǐng)先了多達(dá)21.7%。另外,,DDR5在AppTimer測(cè)試中領(lǐng)先接近9%,,CineBenchR23、GeekBench5兩個(gè)多線程測(cè)試中分別領(lǐng)先8.3%,、13.0%,。

綜合價(jià)格、平臺(tái),、性能等因素,,DDR5在今年迎來了新生。

目前市場(chǎng)上具備DDR5量產(chǎn)能力的僅為三星,、海力士,、美光。國內(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),。瀾起科技計(jì)劃在今年完成DDR5第一代內(nèi)存接口及其配套芯片量產(chǎn)版本芯片的研發(fā),。

DDR6的傳聞

在DDR5內(nèi)存剛迎來新局面后,DDR6已經(jīng)開始蠢蠢欲動(dòng),。

三星又已經(jīng)率先開始了下一代DDR6內(nèi)存的早期開發(fā),,并預(yù)計(jì)在2024年之前完成設(shè)計(jì),2025年之后才會(huì)有商業(yè)化的可能,。SK海力士也預(yù)計(jì)DDR6會(huì)在5-6年內(nèi)發(fā)展起來,。

在DDR6標(biāo)準(zhǔn)方面,,三星表示,DDR6標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)已經(jīng)開始,,并將得到JEDEC的協(xié)助,。據(jù)稱,規(guī)格方面DDR6內(nèi)存將是現(xiàn)有DDR5內(nèi)存的兩倍,,傳輸速度高達(dá)12800Mbps(JEDEC)和超頻速度超過17000Mbps范圍,。

DDR家族的演進(jìn)已經(jīng)從DDR、DDR2,、DDR3、DDR4,、DDR5,、一直到DDR6。電腦配件不斷的重復(fù)升級(jí)換代規(guī)律,,當(dāng)主流產(chǎn)品服役一定的周期后,,下一代產(chǎn)品必然將扮演著未來接班人的角色。每一次迭代,,基本都能實(shí)現(xiàn)芯片性能翻倍,,當(dāng)新一代性能更好的DDR出現(xiàn)時(shí),老一代DDR會(huì)逐漸被替代,。

盡管兩大廠商都已經(jīng)宣布將停產(chǎn)DDR3,,但市場(chǎng)中真正的不再使用或許還需要幾年。時(shí)間的年輪下,,DR3的時(shí)代終將會(huì)過去,。



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