存儲兩旬，迎來DDR6

近期，JEDEC（固態(tài)技術(shù)協(xié)會是微電子產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)導標準機構(gòu)）除了籌備制定新一代 DDR6 高性能內(nèi)存，還在積極準備新一代低功耗內(nèi)存 LPDDR6，主要用于智能手機、輕薄筆記本等。

隨著半導體行業(yè)逐步走出下行周期，存儲作為半導體行業(yè)中周期性波動更為明顯的細分領(lǐng)域，在今年出現(xiàn)較為明顯的復(fù)蘇跡象。DDR6 即將成為下一代內(nèi)存標準。

存儲 20 年

DDR（DDR1）：

DDR SDRAM 于 2000 年推出，與其前身 SDR SDRAM（單速率 SDRAM）相比有了顯著的改進。

與 SDR SDRAM 相比，DDR1 的數(shù)據(jù)傳輸速率提高了一倍，從而實現(xiàn)了更快的內(nèi)存訪問速度并提高了系統(tǒng)性能。

DDR1 模塊最初提供的數(shù)據(jù)傳輸速率范圍為 200 MT/s 至 400 MT/s（每秒兆次傳輸）。

DDR1 內(nèi)存通常用于臺式計算機、筆記本電腦和早期的服務(wù)器系統(tǒng)。

DDR2：

DDR2 SDRAM 于 2003 年推出，在 DDR1 的基礎(chǔ)上進一步提高了速度和效率。

與 DDR1 相比，DDR2 的預(yù)取緩沖區(qū)大小增加了一倍，從而可以提高數(shù)據(jù)吞吐量。

DDR2 模塊最初提供的數(shù)據(jù)傳輸速率范圍為 400 MT/s 至 800 MT/s。

DDR2 內(nèi)存在中端到高端計算系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，與 DDR1 相比，其性能和能效更高。

DDR3：

2007 年發(fā)布的 DDR3 SDRAM 代表著內(nèi)存技術(shù)的又一次重大進步。

與 DDR2 相比，DDR3 進一步提高了數(shù)據(jù)傳輸速率，同時降低了功耗。

DDR3 模塊最初支持的數(shù)據(jù)傳輸速率從 800 MT/s 到 1600 MT/s，后來的速度最高可達 2133 MT/s。

DDR3 內(nèi)存成為主流計算系統(tǒng)的標準，在性能、能效和價格之間實現(xiàn)了平衡。

DDR4：

DDR4 SDRAM 于 2014 年首次亮相，開啟了內(nèi)存技術(shù)的新時代。

與 DDR3 相比，DDR4 提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更低的工作電壓，從而提高了性能和能源效率。

DDR4 模塊最初支持的數(shù)據(jù)傳輸速率從 1600 MT/s 到 3200 MT/s，后來的版本則超過了 4000 MT/s。

DDR4 內(nèi)存成為高性能計算系統(tǒng)的標準，包括游戲電腦、工作站和服務(wù)器。

DDR5：

DDR5 SDRAM 于 2020 年正式定型，代表了 DDR 內(nèi)存技術(shù)的最新進步。

與 DDR4 相比，DDR5 承諾提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、更大的帶寬和增強的功能。

DDR5 模塊支持的數(shù)據(jù)傳輸速率從 4800 MT/s 開始，未來幾代預(yù)計將超過 8400 MT/s。

DDR5 內(nèi)存正在逐步取代臺式機、服務(wù)器和筆記本電腦中的 DDR4，為要求苛刻的工作負載提供更高的性能和可擴展性。

DDR6 新的「黑科技」

隨著我們即將迎來 DDR6 時代，人們對這一新一代內(nèi)存標準將給計算領(lǐng)域帶來革命性影響的期待值極高。憑借加快的速度、增強的帶寬和先進的功能，DDR6 有望重新定義內(nèi)存性能的界限。

DDR6 內(nèi)存最令人期待的方面之一是其令人印象深刻的速度能力。具體來看：

表現(xiàn)

DDR6 的性能預(yù)計將比 DDR5 有顯著提升。這歸功于多種因素，包括時鐘速度的提高、數(shù)據(jù)總線寬度的改善以及延遲的降低。

DDR6 時鐘速度預(yù)計將從 12,800 MT/s 開始，是 DDR5 的兩倍。數(shù)據(jù)總線寬度也有望翻倍，從 64 位增加到 128 位。這意味著 DDR6 每個時鐘周期能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量是 DDR5 的兩倍。

DDR6 延遲也有望降低。延遲是內(nèi)存控制器訪問內(nèi)存中數(shù)據(jù)所需的時間。較低的延遲意味著可以更快地訪問數(shù)據(jù)，從而提高性能。

功耗

DDR6 的功耗預(yù)計也將低于 DDR5。這得益于多種因素，包括使用新的電源管理技術(shù)和使用更高效的內(nèi)存芯片。

預(yù)計在 DDR6 中使用的一種新電源管理技術(shù)是動態(tài)電壓和頻率調(diào)整 (DVFS)。DVFS 允許內(nèi)存控制器根據(jù)工作負載調(diào)整內(nèi)存芯片的電壓和頻率。這有助于在內(nèi)存使用不頻繁時降低功耗。

DDR6 內(nèi)存芯片的效率也有望高于 DDR5 內(nèi)存芯片。這歸功于多種因素，包括采用新的制造工藝和使用新材料。

容量

DDR6 預(yù)計將支持比 DDR5 更高容量的內(nèi)存模塊。這歸功于多種因素，包括使用新的內(nèi)存封裝技術(shù)和使用更高密度的內(nèi)存芯片。

DDR6 內(nèi)存模塊的容量預(yù)計將高達 256 GB。這是最大 DDR5 內(nèi)存模塊容量的四倍。

新功能

DDR6 預(yù)計還將支持多項新功能，例如片上糾錯碼 (ECC) 和讀寫 CRC 模式。這些功能將有助于提高 DDR6 內(nèi)存模塊中存儲的數(shù)據(jù)的可靠性和完整性。

片上 ECC 是一種在內(nèi)存芯片本身上實現(xiàn)的 ECC。這與在內(nèi)存控制器上實現(xiàn)的傳統(tǒng) ECC 不同。片上 ECC 比傳統(tǒng) ECC 更高效，可以檢測和糾正更多錯誤。

讀寫 CRC 模式用于檢查從內(nèi)存讀取和寫入的數(shù)據(jù)的完整性。如果檢測到錯誤，CRC 模式可以自動糾正錯誤。

DDR6 為什么重要？

存儲的大盤使然

數(shù)字經(jīng)濟時代，如何更好獲取并利用數(shù)據(jù)這一新型生產(chǎn)要素已成為全球競爭的新戰(zhàn)場。隨著數(shù)據(jù)上升為國家級戰(zhàn)略，存儲作為數(shù)字世界的基石，數(shù)據(jù)存儲的能力將直接影響經(jīng)濟社會發(fā)展的質(zhì)量。

存儲作為半導體的風向標，重要性不言而喻。因此，要加快部署下一代存儲技術(shù)，抓住存儲全球發(fā)展的機遇，以此來部署創(chuàng)新技術(shù)、聚集人才。市場調(diào)查機構(gòu)集邦咨詢（Trend Force）數(shù)據(jù)顯示，DRAM 產(chǎn)品合約價自 2021 年第四季開始下跌，連跌八季，至 2023 年第四季起漲。NAND Flash 方面，合約價自 2022 年第三季開始下跌，連跌四季，至 2023 年第三季起漲。Gartner 預(yù)計，2024 年存儲市場將增長 66.3%，而全球半導體市場規(guī)模預(yù)計將同比增長 16.8%。

一路向好的 DDR5

作為下一代技術(shù)，DDR5 的發(fā)展趨勢直接影響著人們對 DDR6 的判斷。目前，在主流 DRAM 市場格局上，三星、美光、SK 海力士三分天下。對于最新一代的 DDR5 而言，經(jīng)歷了 2023 年上半年的產(chǎn)能爬坡和性能攀升，下半年在三大原廠營收比重不斷上升，并在 2024 年正式迎來黃金發(fā)展期。

據(jù) TrendForce 集邦咨詢研究顯示，2023 年四季度三星（Samsung）營收高達 79.5 億美元，季增幅度逾五成，主要受惠于 1alpha nm DDR5 出貨拉升，使得 Server DRAM 的出貨位元季增超過 60%。SK 海力士（SK hynix），雖然出貨位元季增僅 1~3%，然持續(xù)受惠于 HBM、DDR5 的價格優(yōu)勢，以及來自于高容量 Server DRAM 模組的獲利，平均銷售單價季增 17~19%，第四季營收達 55.6 億美元，季增 20.2%。美光（Micron）量價齊揚，出貨位元及平均銷售單價均季增 4~6%，DDR5 與 HBM 比重相對低，故營收成長幅度較為和緩，第四季營收達 33.5 億美元，季增 8.9%。

而 LPDDR5 方面，TrendForce 集邦咨詢認為，AI PC 有望帶動 PC 平均搭載容量提升，并拉高 PC DRAM 的 LPDDR 比重。以 Microsoft 定義的滿足 NPU 40 TOPS 的 CPU 而言，共有三款且依據(jù)出貨時間先后分別為 Qualcomm Snapdragon X Elite、AMD Strix Point 及 Intel Lunar Lake。其中，三款 CPU 的共同點為皆采用 LPDDR5x，而非現(xiàn)在主流采用的 DDR SO-DIMM 模組，主要考量在于傳輸速度的提升；以 DDR5 規(guī)格而言，目前速度為 4800-5600Mbps，而 LPDDR5x 則是落于 7500-8533Mbps，對于需要接受更多語言指令，及縮短反應(yīng)速度的 AI PC 將有所幫助。因此，TrendForce 集邦咨詢預(yù)期，今年 LPDDR 占 PC DRAM 需求約 30~35%，未來將受到 AI PC 的 CPU 廠商的規(guī)格支援，從而拉高 LPDDR 導入比重再提升。

行業(yè)人士表示，由于 DDR5/LPDDR5(X) 技術(shù)愈發(fā)成熟，其保質(zhì)期或?qū)⒈壬弦淮L。目前，存儲廠商目前擴產(chǎn)重點集中在 HBM、DDR5 與 LPDDR5(X) 產(chǎn)品上。

領(lǐng)頭羊效應(yīng)

三星在 2021 年已經(jīng)開始早期階段的 DDR6 研發(fā)工作，預(yù)計初始頻率將達 12.8GHz，對比 DDR5 提高了幾乎 1.7 倍，而且預(yù)計能超頻到 17GHz。DDR5 內(nèi)存雖然將內(nèi)部的一個 64-bit 通道拆分成了兩個 32-bit，當然并不是真正的雙通道，還是必須兩條組合。DDR6 則會進一步拆分為四個內(nèi)部通道，Bank 數(shù)量也會增加到 64 個。

顯存方面，三星確認正在開發(fā) GDDR6+，等效頻率最高 24GHz。GDDR7 也在路線圖上了，預(yù)計頻率會提高到 32GHz，并支持實時錯誤保護功能。

三星作為全球主要內(nèi)存模塊生產(chǎn)商之一，幾年來一直在談?wù)撈?DDR6 的開發(fā)。盡管是秘密進行的，但它在 2022 年三星科技日期間作為其內(nèi)存開發(fā)路線圖的一部分正式宣布了這一消息。

如果目前的時間表準確的話，DDR6 將于 2026 年開始商用。這大約與 DDR4 和 DDR5 內(nèi)存推出之間的差距相同。

除了三星，根據(jù)SK 海力士官網(wǎng)消息，SK 海力士在 2017 年就推出了全球最快的 2Znm 8Gb（千兆位）GDDR6 DRAM。該產(chǎn)品的 I/O 數(shù)據(jù)速率為每針 16Gbps（每秒千兆位），是業(yè)內(nèi)最快的。使用高端顯卡，這款 DRAM 每秒可處理高達 768GB（千兆字節(jié)）的圖形數(shù)據(jù)。

GDDR 是一種專用 DRAM，可根據(jù)個人電腦、工作站、視頻播放器和高性能游戲機中的顯卡命令快速處理大量圖形數(shù)據(jù)。GDDR6 有望迅速取代 GDDR5 和 GDDR5X。SK 海力士一直與核心圖形芯片組客戶合作，及時量產(chǎn) GDDR6，以滿足即將到來的市場需求。

DRAM 產(chǎn)品開發(fā)部負責人、高級副總裁 Jonghoon Oh 表示：「通過推出業(yè)內(nèi)最快的 GDDR6，SK 海力士將積極響應(yīng)高質(zhì)量、高性能圖形內(nèi)存解決方案市場。」他補充道：「公司將幫助我們的客戶提高高端顯卡的性能?！笹DDR6 被視為 AI（人工智能）、VR（虛擬現(xiàn)實）、自動駕駛汽車和 4K 以上高清顯示器等新興行業(yè)必不可少的內(nèi)存解決方案之一，以支持其可視化。

另外美光等大廠也在布局 DDR6, 領(lǐng)頭羊的舉動無疑會影響這個行業(yè)的部署。