產(chǎn)業(yè)丨DDR6新的黑科技，存儲向新看齊

作者 | 方文三

前言：本年度，LPDDR在PC DRAM需求中的占比約為30—35%。隨著AI PC的CPU廠商提供規(guī)格支持，預(yù)計LPDDR的導(dǎo)入比重將進一步提升。

DDR6將內(nèi)存性能的界限提高

近期，JEDEC（固態(tài)技術(shù)協(xié)會，作為微電子產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)機構(gòu)）不僅致力于推動新一代DDR6高性能內(nèi)存的標(biāo)準(zhǔn)化工作；

還積極籌備新一代低功耗內(nèi)存LPDDR6的研發(fā)，以適應(yīng)智能手機、輕薄筆記本等設(shè)備的性能需求。

DDR6預(yù)計將在性能上實現(xiàn)相較于DDR5的顯著提升，這得益于時鐘速度的大幅提升、數(shù)據(jù)總線寬度的優(yōu)化以及延遲的顯著降低。

具體而言，DDR6的時鐘速度預(yù)計將從12,800 MT/s起步，達到DDR5的兩倍，而數(shù)據(jù)總線寬度也有望從64位擴展至128位。

這意味著DDR6每個時鐘周期內(nèi)能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量將是DDR5的兩倍，從而極大提升了數(shù)據(jù)傳輸效率。

此外，DDR6在延遲方面的優(yōu)化同樣值得期待。延遲的降低意味著內(nèi)存控制器訪問內(nèi)存中數(shù)據(jù)所需的時間將大幅縮短，進而提升整體系統(tǒng)性能。

在功耗方面，DDR6預(yù)計將較DDR5有顯著降低。這主要得益于新型電源管理技術(shù)的引入，如動態(tài)電壓和頻率調(diào)整（DVFS）技術(shù)；

該技術(shù)能夠根據(jù)實際工作負載智能調(diào)整內(nèi)存芯片的電壓和頻率，從而在不犧牲性能的前提下實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。

同時，DDR6內(nèi)存芯片本身也將采用更高效的制造工藝和新材料，以提高能效比，降低整體功耗。

在存儲容量方面，DDR6預(yù)計將支持更高容量的內(nèi)存模塊。

這得益于新型內(nèi)存封裝技術(shù)和更高密度內(nèi)存芯片的應(yīng)用，使得DDR6內(nèi)存模塊的容量有望高達256GB，為DDR5最大容量的四倍。

此外，DDR6還將引入多項創(chuàng)新功能，以增強數(shù)據(jù)可靠性和完整性。

例如，片上糾錯碼（ECC）和讀寫CRC模式等功能的加入，將有效提升DDR6內(nèi)存模塊在復(fù)雜環(huán)境中的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)保護能力。

其中，片上ECC功能可在內(nèi)存芯片層面實現(xiàn)錯誤檢測和糾正，較傳統(tǒng)在內(nèi)存控制器層面實現(xiàn)的ECC功能更為高效，能夠應(yīng)對更多種類的錯誤情況。

而讀寫CRC模式則通過對讀寫數(shù)據(jù)進行完整性校驗，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性，一旦檢測到錯誤，CRC模式將自動啟動糾正機制，保障數(shù)據(jù)的完整性。

三星公司在2021年已啟動DDR6的早期研發(fā)階段，預(yù)期其初始運行頻率將高達12.8GHz，相較于DDR5，這一頻率提升幅度近乎1.7倍。

同時，業(yè)界亦預(yù)測DDR6具備潛力實現(xiàn)超頻至17GHz。

在架構(gòu)設(shè)計上，DDR6將采用更為先進的內(nèi)部通道劃分方式，細分為四個獨立通道，并且其Bank數(shù)量亦將增至64個，以應(yīng)對日益增長的數(shù)據(jù)處理需求。

在顯存技術(shù)方面，三星亦確認(rèn)正致力于GDDR6+的開發(fā)工作，預(yù)計其等效頻率將達到業(yè)界領(lǐng)先的24GHz。

此外，GDDR7的研發(fā)亦已納入公司技術(shù)路線圖，預(yù)期其運行頻率將進一步提升至32GHz，并引入實時錯誤保護功能，以增強數(shù)據(jù)處理的穩(wěn)定性和可靠性。

若依照目前所規(guī)劃的時間表，DDR6預(yù)計將于2026年正式啟動商用化進程。

這一時間跨度與DDR4至DDR5內(nèi)存技術(shù)更迭周期大致相當(dāng)，顯示出技術(shù)迭代穩(wěn)步前行的態(tài)勢。

除三星之外，據(jù)SK海力士官網(wǎng)發(fā)布的消息顯示，該公司早在2017年便成功推出了全球速度最快的2Znm 8Gb（千兆位）GDDR6 DRAM。

該產(chǎn)品以每針16Gbps（每秒千兆位）的I/O數(shù)據(jù)速率，榮膺業(yè)內(nèi)性能之巔。

在高端顯卡應(yīng)用中，這款DRAM能夠每秒處理高達768GB（千兆字節(jié)）的圖形數(shù)據(jù)，展現(xiàn)出卓越的性能表現(xiàn)。

此外，美光等領(lǐng)軍企業(yè)亦在積極布局DDR6技術(shù)的研發(fā)。作為行業(yè)領(lǐng)頭羊，這些企業(yè)的動向無疑將對整個行業(yè)的技術(shù)部署和競爭格局產(chǎn)生深遠影響。

LPDDR6也將在近期公布最新標(biāo)準(zhǔn)

據(jù)國外權(quán)威媒體報道，JEDEC固態(tài)技術(shù)協(xié)會已成功完成LPDDR6標(biāo)準(zhǔn)的最終定稿工作，該工作于葡萄牙里斯本圓滿落幕，并計劃在今年第三季度正式向業(yè)界發(fā)布。

隨著人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，移動產(chǎn)品對內(nèi)存性能的需求日益增長，尤其需要相較LPDDR5X更為高效的數(shù)據(jù)處理能力以支撐端側(cè)AI模型的運行。

同時，后兩類處理器同樣對內(nèi)存帶寬提出了更高的需求。

在這一背景下，LPDDR6標(biāo)準(zhǔn)的兩大核心開發(fā)目標(biāo)便是顯著提升數(shù)據(jù)吞吐率以及最小化功耗，以滿足行業(yè)對內(nèi)存性能與能效的嚴(yán)苛要求。

目前，市場上最新的內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)為LPDDR5X，其最高速度可達8533Mbps，相較于LPDDR5在帶寬方面提升了30%，同時在功耗方面降低了20%，展現(xiàn)出了顯著的性能優(yōu)勢。

據(jù)etnews報道，高通公司即將推出的驍龍8 Gen 4有望成為首款支持LPDDR6內(nèi)存技術(shù)的產(chǎn)品，這無疑將進一步提升其在移動市場的競爭力。

值得注意的是，LPDDR6內(nèi)存技術(shù)相較于前代產(chǎn)品有著顯著的性能提升。

根據(jù)三星在2021年技術(shù)日的預(yù)測，LPDDR5的最高速度為6400MT/s，而LPDDR5X則將其擴展至8500MT/s。

然而，LPDDR6內(nèi)存的速度將達到驚人的17000MT/s，與超頻DDR6模塊相媲美，這一速度的提升將極大地提升系統(tǒng)的整體性能。

此外，LPDDR6內(nèi)存采用了24位數(shù)據(jù)通道設(shè)計，相較于普通LPDDR5使用的16位通道，其實際帶寬在每個時鐘周期內(nèi)增加了約33%。

盡管單次內(nèi)存訪問中288位中只有256位是實際可用數(shù)據(jù)，但剩余的32位可用于特殊功能，如提高RAM的可靠性或進行數(shù)據(jù)總線反轉(zhuǎn)以節(jié)省寫入功耗。

由于帶寬的大幅增加，LPDDR6內(nèi)存的每個針腳數(shù)據(jù)速率可達到10.667Gbps，從而使得單個LPDDR6 IC的內(nèi)存帶寬高達約28.5GB/秒。

簡而言之，LPDDR6技術(shù)的應(yīng)用將使得系統(tǒng)內(nèi)存帶寬實現(xiàn)近乎翻倍的增長，為移動產(chǎn)品帶來前所未有的性能提升。

據(jù)相關(guān)媒體報道，三星和海力士等業(yè)內(nèi)領(lǐng)軍企業(yè)已經(jīng)積極投入LPDDR6內(nèi)存技術(shù)的研發(fā)工作，并期待盡快獲得JEDEC的認(rèn)證。

一旦獲得認(rèn)證，這兩家公司將立即啟動量產(chǎn)計劃，以滿足市場對高性能內(nèi)存技術(shù)的迫切需求。

為了適應(yīng)日益增長的性能需求，海力士已提前推出了9600Mbps的LPDDR5X內(nèi)存產(chǎn)品。

而三星則計劃在驍龍8 Gen 4之前實現(xiàn)LPDDR6內(nèi)存的量產(chǎn)，以確保其能夠率先搭載這一全新技術(shù)。

結(jié)尾：

在數(shù)字經(jīng)濟蓬勃發(fā)展的當(dāng)下，如何更有效地獲取及利用數(shù)據(jù)這一新興且關(guān)鍵的生產(chǎn)要素，已成為全球范圍內(nèi)競爭的新焦點。

鑒于數(shù)據(jù)已上升為國家層面的重要戰(zhàn)略，作為數(shù)字世界的核心基石，數(shù)據(jù)存儲能力的強弱將直接對經(jīng)濟社會發(fā)展的質(zhì)量產(chǎn)生深遠影響。

部分資料參考：半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫：《存儲兩旬，迎來DDR6》，全球半導(dǎo)體行業(yè)觀察：《2024年，存儲新技術(shù)DDR、HBM等大放異彩》，數(shù)字芯片實驗室：《DDR6 RAM：下一代內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)》，櫻花號：《LPDDR6內(nèi)存來襲！三星與海力士領(lǐng)航新時代》