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(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)）除了籌備制定新一代DDR6高性能內(nèi)存，還在積極準(zhǔn)備新一代低功耗內(nèi)存LPDDR6，主要用于智能手機(jī)、輕薄筆記本等。

隨著半導(dǎo)體行業(yè)逐步走出下行周期，存儲作為半導(dǎo)體行業(yè)中周期性波動更為明顯的細(xì)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(biāo)準(zhǔn)。

01、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(jìn)。

與 SDR SDRAM 相比，DDR1 的數(shù)據(jù)傳輸速率提高了一倍，從而實(shí)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(jī)、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(jìn)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(jìn)步。

與DDR2相比，DDR3進(jìn)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(dá) 2133 MT/s。

DDR3 內(nèi)存成為主流計算系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，在性能、能效和價格之間實(shí)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(biāo)準(zhǔn)，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(jìn)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(qiáng)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(jī)、服務(wù)器和筆記本電腦中的 DDR4，為要求苛刻的工作負(fù)載提供更高的性能和可擴(kuò)展性。

02、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(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)的帶寬和先進(jìn)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(fù)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(dá) 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(shí)現(xiàn)的 ECC。這與在內(nèi)存控制器上實(shí)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。

03、DDR6為什么重要？

存儲的大盤使然

數(shù)字經(jīng)濟(jì)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(jì)社會發(fā)展的質(zhì)量。

存儲作為半導(dǎo)體的風(fēng)向標(biāo)，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(jī)遇，以此來部署創(chuàng)新技術(shù)、聚集人才。市場調(diào)查機(jī)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(dǎo)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(dá)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(dá)55.6億美元，季增20.2%。美光（Micron）量價齊揚(yáng)，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(dá)33.5億美元，季增8.9%。

而LPDDR5方面，TrendForce集邦咨詢認(rèn)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(diǎn)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(dǎo)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(kuò)產(chǎn)重點(diǎn)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(dá)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(dāng)然并不是真正的雙通道，還是必須兩條組合。DDR6則會進(jìn)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(rèn)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(shí)時錯誤保護(hù)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(jìn)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(zhǔn)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(dá) 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(jī)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(fù)責(zé)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?！彼a(bǔ)充道：“公司將幫助我們的客戶提高高端顯卡的性能。”GDDR6 被視為 AI（人工智能）、VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）、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。