DDR5 成競逐焦點

如今，無論是 PC、筆記本電腦還是人工智能，各行業(yè)正在加速向 DDR5 新紀元邁進。今年，生成式 AI 市場蓬勃發(fā)展，用于大模型應(yīng)用的 AI 服務(wù)器大力推動了對 DDR5 的需求。隨著內(nèi)存市場需求的回暖，內(nèi)存芯片供應(yīng)商們已著手在今年第四季度全面拉高 DDR5 產(chǎn)能。

那么，DDR5 究竟有哪些優(yōu)勢？以及它如何成為未來存儲市場的焦點？

DDR3、DDR4 再到 DDR5

在過去的十多年，DDR3 內(nèi)存是服務(wù)器中常用的內(nèi)存標準，其時鐘頻率通常從 800MHz 到 2133MHz 不等，適用于小型企業(yè)和辦公環(huán)境等，隨著技術(shù)的不斷進步以及服務(wù)器等應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?nèi)存帶寬等提出更高的需求，DDR4 登場。

相比 DDR3，DDR4 具有更高的頻率和帶寬、更大的容量以及更低的能耗。據(jù)悉，DDR4 內(nèi)存的時鐘頻率通常從 2133MHz 開始，隨后逐步提高，達到 3200MHz 以上。這使得 DDR4 可以更好地服務(wù)于企業(yè)級服務(wù)器、科學(xué)計算和數(shù)據(jù)分析、高性能計算等領(lǐng)域。

然而現(xiàn)代應(yīng)用的復(fù)雜度在不斷提升，對計算能力的要求也越來越高。為了提高計算性能，無論是英特爾還是 AMD，都將多核 CPU 視為重點。隨著核數(shù)增多，實際性能卻并非線性增長，限制性能發(fā)揮的原因之一，就是單核內(nèi)存帶寬的下降。受限于帶寬降低，應(yīng)用延遲就會增大、性能會降低，為進一步提高內(nèi)存性能、降低功耗并增強數(shù)據(jù)完整性，DDR5 應(yīng)運而生。

DDR5 內(nèi)存的時鐘頻率通常在 4800MHz 以上，隨后又有了 5600MT/s 等更高標準的內(nèi)存，未來 DDR5 的峰值將達到 8800MT/s，DDR5 的內(nèi)存提升幅度會很大。

此外，在架構(gòu)層面，DDR5 的芯片密度是 DDR4 的兩倍，結(jié)合新的芯片設(shè)計，這意味著 DDR4 內(nèi)存芯片的容量最高可達 16GB，而 DDR5 芯片的容量最高可達 64GB。

盡管 DDR5 提供了更高的頻率和帶寬以及更大的容量，DDR5 卻能做到更省電。DDR4 的工作電壓為 1.2V，而 DDR5 的工作電壓下降至 1.1V，功耗降低 8%。

整體來看，DDR5 可提供更高的效率、更大的容量卻只需要更低的能耗，因此備受市場青睞。

存儲三巨頭，DDR5 爭鋒

在 DRAM 這個重要的存儲芯片細分領(lǐng)域，三星、SK 海力士和美光是當(dāng)之無愧的佼佼者。

SK 海力士在 DDR5 市場先聲奪人，于 2021 年 10 月推出了全球首款 DDR5 產(chǎn)品，發(fā)布產(chǎn)品的時間節(jié)點略微領(lǐng)先其他兩家廠商。今年 5 月，SK 海力士宣布，已完成現(xiàn)有 DRAM 中最為微細化的第五代 10 納米級（1β）技術(shù)研發(fā)，并向英特爾供應(yīng)使用該技術(shù)的服務(wù)器的 DDR5 產(chǎn)品，進入數(shù)據(jù)中心的存儲器認證流程。本次向英特爾供應(yīng)的 DDR5 產(chǎn)品，處理速度為 6.4Gbps，與 DDR5 初期樣品 4.8Gbps 相比，提高了 33%。同時，采用高介電常數(shù)金屬閘極（High-kMetalGate；HKMG）制程，與 10 納米級（1a）DDR5 相比，耗電量降低 20%，處理速度約提高 14%。

三星是業(yè)界第一個「吃螃蟹的人」，率先將 EUV 處理技術(shù)成功應(yīng)用于 DRAM 生產(chǎn)。2021 年 10 月，三星宣布已開始量產(chǎn)基于 EUV 技術(shù)的 14 納米 DRAM 芯片。

今年 5 月，三星宣布開始量產(chǎn) 12nm 級 16Gb DDR5，與上一代產(chǎn)品相比，三星的 12 納米級 DDR5 功耗降低了 23%，晶圓生產(chǎn)率提高了 20%，最高可支持 7.2Gbps 的速度。隨后在今年 9 月，三星又成功開發(fā)出 2 倍容量的 32Gb DDR5 產(chǎn)品，三星計劃在今年底量產(chǎn) 32Gb DDR5 內(nèi)存芯片。

比起三星和 SK 海力士，美光在 EUV 光刻的使用方面起步稍晚。或許是三星和 SK 海力士對于 EUV 光刻的追逐給美光帶來了一定壓力，美光如今也將 EUV 光刻技術(shù)用于 DRAM 發(fā)展。據(jù)了解，美光計劃從 2024 年開始，將 EUV 納入 DRAM 開發(fā)路線圖。今年 5 月 26 日，美光表示在中國臺灣中科新廠啟用后，將導(dǎo)入最先進的 EUV 設(shè)備生產(chǎn) 1α DRAM 制程。

今年 10 月，美光宣布已將業(yè)界領(lǐng)先的 1β制程技術(shù)應(yīng)用于 16Gb 容量版本的 DDR5 內(nèi)存。美光 1βDDR5 DRAM 在系統(tǒng)內(nèi)的速率高達 7,200MT/s，現(xiàn)已面向數(shù)據(jù)中心及 PC 市場的所有客戶出貨。

在 2023 年過去的十個月，存儲市場經(jīng)歷了沉重的打擊，降價、減產(chǎn)和去庫存環(huán)繞著三大廠商，但是仔細觀察來看，這些動作似乎都聚焦在 DDR4 以及更成熟的存儲產(chǎn)品中，DDR5 的影響似乎并不太大，反而各大廠商還在奮力推動 DDR5 的技術(shù)進步。

據(jù)悉，目前服務(wù)器用 DDR5 DRAM 的大多由 SK 海力士供應(yīng)，特別是主力產(chǎn)品 64GB DDR5 DRAM、高效能產(chǎn)品 128GB DDR5 DRAM。有分析指出，SK 海力士 DDR5 產(chǎn)品良率較高，因而成功掌握 DDR5 初期市場。以 10 納米級第四代（1a）、14 納米級（1a）為基準，SK 海力士產(chǎn)品良率大多已達黃金良率 95%。另外，也有部分產(chǎn)品良率接近 90%，進入穩(wěn)定量產(chǎn)。

新韓投資證券分析，在 DRAM 三巨頭三星、美光、SK 海力士之中，SK 海力士新一代制程（1β）發(fā)展進度也較為領(lǐng)先，預(yù)計到 2024 年，SK 海力士都可以在 DDR5 領(lǐng)域拿下市占冠軍寶座。

不過，僅憑 SK 海力士一家的 DDR5 產(chǎn)能是遠遠不夠的。

各界押寶 DDR5

根據(jù) Yole Developpement 的報告顯示，從 DDR4 到 DDR5 內(nèi)存過渡將會非常迅速。DDR5 內(nèi)存大規(guī)模應(yīng)用將在 2022 年從服務(wù)器和企業(yè)市場開始，到 2023 年，消費級的主流市場將廣泛采用 DDR5 內(nèi)存，無論是臺式電腦、筆記本電腦還是手機，都會充分利用新一代內(nèi)存技術(shù)。DDR5 內(nèi)存在 2023 年出貨量會超越 DDR4 內(nèi)存，兩種內(nèi)存技術(shù)之間會快速過渡。

得益于服務(wù)器市場，2022 年 DDR5 內(nèi)存的使用率將增加 25%，到了 2023 年，DDR5 內(nèi)存的市場份額會超過 50%。2024 年至 2026 年，隨著 DDR5 內(nèi)存全面被各個市場采用，DDR4 內(nèi)存的市場份額將僅有 5%。

面對海量市場的強勁需求，全球 DRAM 三巨頭美光、三星、SK 海力士均已緊鑼密鼓地展開籌備，計劃在第四季度全面拉高 DDR5 產(chǎn)能。

據(jù)悉，在今年 7 月為主要機構(gòu)投資者和證券分析師舉行的私人企業(yè)簡報（IR）上，SK 海力士預(yù)計其兩條產(chǎn)品線的規(guī)模將在 2024 年增長到兩倍以上。韓國投資證券分析師預(yù)計，由于 DDR5 需求高漲，拉動產(chǎn)品平均銷售單價，SK 海力士 DRAM 業(yè)務(wù)有望加快轉(zhuǎn)虧為盈，公司整體業(yè)績也有望提前擺脫虧損。

另一存儲巨頭美光之前也已透露，將加速向 DDR5 過渡。美光科技在 9 月末的財報會議上表示，正在出樣 128GB DDR5 內(nèi)存模塊，采用美光 32GbDDR5 內(nèi)存芯片。公司預(yù)計其 DDR5 出貨量將在 2024 年第一季度末超過 DDR4，超過行業(yè)進展速度。

三星也正在為明年可能出現(xiàn)的 DDR5 強勁訂單需求做準備，計劃今年第 4 季度提高 DDR5 內(nèi)存產(chǎn)量。

除了押寶 DDR5 的存儲大廠外，英特爾、AMD 等芯片大廠也正在全面擁抱 DDR5 技術(shù)。

據(jù)悉，英特爾、AMD 等 PC 平臺計劃明年推出新的平臺，進一步推廣和普及 DDR5 內(nèi)存，吸引消費者從 DDR4 上升級。除了消費級市場之外，在服務(wù)器市場 DDR5 內(nèi)存也受到追捧。英特爾計劃在今年年底前推出第五代 EmeraldRapids 服務(wù)器平臺，加之未來 AI 服務(wù)器需求增加，DDR5 內(nèi)存有望進入高速增長期。

根據(jù)集邦咨詢數(shù)據(jù)，得益于英特爾 MeteorLake 處理器僅支持 DDR5 和 LPDDR5，推動 DDR5 內(nèi)存的普及，有望在 2024 年下半年超過 DDR4 成為主流，因此 DRAM 平均容量預(yù)計增長 12.4%。值得一提的是 2022 年 5 月 AMD 發(fā)布的 Ryzen 7000 也只支持 DDR5，對于 AMD 來說，只支持 DDR5 無疑是一次大膽的嘗試，此舉也無疑將進一步擴大 DDR5 內(nèi)存的需求，足以見得 AMD 押注 DDR5 的決心。

漲價號角已然吹起

根據(jù) TrendForce 集邦咨詢發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，2022 年第四季 DRAM 全球營收 122.8 億美元，環(huán)比下降 32.5%，跌幅甚至超越第三季的 28.9%，已逼近 2008 年底金融海嘯時的單季 36% 跌幅，主要下跌原因是受 DRAM 產(chǎn)品平均價（ASP）下跌影響。

在存儲市場蕭條之際，DDR5 也沒扛得住壓力，價格不斷走低。

TrendForce 數(shù)據(jù)顯示，2022 年第四季 DDR4 價格環(huán)比下降 23%~28%；DDR5 價格環(huán)比下降擴大至 30%~35%。2023 年上半年期間 DDR5 價格繼續(xù)下跌。

其實提高 DDR5 滲透率的最大障礙就是價格，造成 DDR5 內(nèi)存價格居高不下的罪魁禍首是電源管理芯片 PMIC，其價格比 DDR4 上使用的貴了足有 10 倍，而且供應(yīng)非常緊缺，漫長的 35 周采購周期，讓產(chǎn)業(yè)鏈不斷抬價，DDR5 內(nèi)存的價格自然就水漲船高。

同時，DDR5 的應(yīng)用需要 CPU 芯片的支持，目前已發(fā)布的可支持 DDR5 的 CPU 產(chǎn)品還比較少，這也是限制 DDR5 滲透的重要原因。但也有很多專家認為，DDR5 對產(chǎn)品性能、功耗等方面大幅度提升，隨著技術(shù)不斷成熟、成本持續(xù)降低，DDR5 產(chǎn)品未來應(yīng)用領(lǐng)域?qū)^續(xù)擴張。

如今伴隨著 DDR5 來到價格甜蜜點，DDR5 漲價的暖風(fēng)率先吹來。

市場研究公司 DRAM Exchange 統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，8 月最新 DRAM 規(guī)格 DDR5 16Gb(2Gx8) 固定成交價平均為 3.40 美元，環(huán)比上漲 7.26%。分析指出，由于供應(yīng)商在價格談判中態(tài)度強硬，需求方企業(yè)也接受了小幅提價。

此前中泰證券數(shù)據(jù)也顯示，7 月 DDR5 模組合約價首次環(huán)比上漲，環(huán)比增幅在 3%-4% 之間。TrendForce 表示，需求方因預(yù)期價格反彈，正在增加 DDR5 產(chǎn)品的庫存，預(yù)計第四季度 DRAM 固定交易價格將保持穩(wěn)定，但 DDR5 可能會小幅上漲，漲幅最高可達 5%。

南亞科技總經(jīng)理李培瑛日前也于法說會上透露，目前 DDR5 價格已上漲，并看好 DDR4、DDR3 價格翻漲。

國產(chǎn) DDR5 仍在路上

在行業(yè)加速發(fā)展的背景下，中國半導(dǎo)體存儲產(chǎn)業(yè)也在快速發(fā)展。然而在 DDR5 這條賽道，中國還需要面臨諸多阻礙。

目前中國眾多的內(nèi)存廠商，大都是從三星、SK 海力士和美光這三家廠商中采購 DDR5 芯片顆粒，再找模組廠商購買內(nèi)存模組等，然后在工廠組裝成 DDR5 內(nèi)存條。這是因為我們自身還沒有 DDR5 顆粒的制造能力。

中國缺席 DDR5 顆粒的原因主要有兩方面：一方面是中國大陸半導(dǎo)體存儲產(chǎn)業(yè)起步較晚，另一方面美國商務(wù)部的新一輪技術(shù)制裁，也精準的打擊了中國正在迅速發(fā)展的存儲產(chǎn)業(yè)。

2022 年，美國發(fā)布公告稱禁止 16/14 nm 邏輯制程、18 nm 以下 DRAM 制程、128 層以上 3D NAND 制程的機臺設(shè)備出口到中國。

近日，北京君正在接受機構(gòu)調(diào)研時表示：目前我們的 DDR4、LPDDR4 最新工藝是 25 納米，目前正在研發(fā) 21nm 的產(chǎn)品。我們目前還沒有進行 DDR5 的研發(fā)，這需要有非常先進的制程，是美光這類 IDM 大廠做的，我們和美光的主要產(chǎn)品是差異化競爭的，短時間內(nèi)還是做 DDR4、LPDDR4 及以下的產(chǎn)品，但是我們會往更高容量去做。

這也意味著，18 nm 以下 DRAM 制程設(shè)備的限制直接制約了國產(chǎn) DRAM 公司的 DDR5 研發(fā)進程。不過在 DDR5 的內(nèi)存接口方面，瀾起科技、聚辰股份等公司已經(jīng)取得一些成就。如今瀾起科技已推進 DDR5 第二子代 RCD 芯片量產(chǎn)準備工作，并開展 DDR5 第三子代 RCD 芯片量產(chǎn)版本的研發(fā)；聚辰股份與瀾起科技合作開發(fā)配套新一代 DDR5 內(nèi)存條的 SP 產(chǎn)品，為 DDR5 內(nèi)存模組不可或缺的組件。

綜合來看，雖然中國是全球最大的 DRAM 芯片消費國之一，但在 DDR5 顆粒制造方面，中國企業(yè)的技術(shù)積累尚不充分，因此難以實現(xiàn)自主制造。不過，中國在內(nèi)存產(chǎn)業(yè)的發(fā)展正在逐步提高。一些國內(nèi)企業(yè)正在加大科研投入，積極研發(fā) DDR5 顆粒的制造技術(shù)，并取得了一些進展，國產(chǎn) DDR5 攻堅之路或許不會太遠。