存儲(chǔ)兩旬，迎來DDR6

近期，JEDEC（固態(tài)技術(shù)協(xié)會(huì)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(chǔ)作為半導(dǎo)體行業(yè)中周期性波動(dòng)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)。

存儲(chǔ) 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(tái)式計(jì)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(jì)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(shí)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(jì)算系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，在性能、能效和價(jià)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(shí)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(jì)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(jì)將超過 8400 MT/s。

DDR5 內(nèi)存正在逐步取代臺(tái)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。

DDR6 新的「黑科技」

隨著我們即將迎來 DDR6 時(shí)代，人們對(duì)這一新一代內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)將給計(jì)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(jì)將比 DDR5 有顯著提升。這歸功于多種因素，包括時(shí)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(shí)鐘速度預(yù)計(jì)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(gè)時(shí)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(shí)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(jì)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(jì)在 DDR6 中使用的一種新電源管理技術(shù)是動(dòng)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(shí)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(jì)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(jì)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(jì)還將支持多項(xiàng)新功能，例如片上糾錯(cuò)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(chǔ)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(cè)和糾正更多錯(cuò)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(cè)到錯(cuò)誤，CRC 模式可以自動(dòng)糾正錯(cuò)誤。

DDR6 為什么重要？

存儲(chǔ)的大盤使然

數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)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(jìng)爭的新戰(zhàn)場(chǎng)。隨著數(shù)據(jù)上升為國家級(jí)戰(zhàn)略，存儲(chǔ)作為數(shù)字世界的基石，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的能力將直接影響經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的質(zhì)量。

存儲(chǔ)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(chǔ)技術(shù)，抓住存儲(chǔ)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(chǎng)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(jià)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(jià)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(jì)，2024 年存儲(chǔ)市場(chǎng)將增長 66.3%，而全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)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(shì)直接影響著人們對(duì) DDR6 的判斷。目前，在主流 DRAM 市場(chǎng)格局上，三星、美光、SK 海力士三分天下。對(duì)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(jià)格優(yōu)勢(shì)，以及來自于高容量 Server DRAM 模組的獲利，平均銷售單價(jià)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(jià)齊揚(yáng)，出貨位元及平均銷售單價(jià)均季增 4~6%，DDR5 與 HBM 比重相對(duì)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(dòng) 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(shí)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(duì)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(chǔ)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(jì)初始頻率將達(dá) 12.8GHz，對(duì)比 DDR5 提高了幾乎 1.7 倍，而且預(yù)計(jì)能超頻到 17GHz。DDR5 內(nèi)存雖然將內(nèi)部的一個(gè) 64-bit 通道拆分成了兩個(gè) 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(huì)進(jìn)一步拆分為四個(gè)內(nèi)部通道，Bank 數(shù)量也會(huì)增加到 64 個(gè)。

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(jì)頻率會(huì)提高到 32GHz，并支持實(shí)時(shí)錯(cuò)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(shí)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(gè)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(shí)量產(chǎn) GDDR6，以滿足即將到來的市場(chǎng)需求。

DRAM 產(chǎn)品開發(fā)部負(fù)責(zé)人、高級(jí)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(chǎng)?！顾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(dòng)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(dòng)無疑會(huì)影響這個(gè)行業(yè)的部署。