文章|全球半导体产业 2017年6月,负责计算机内存技术标准的组织JEDEC宣布下一代内存标准DDR5即将亮相,预计2018年完成最终标准制定。
2020年7月,JEDEC协会正式公布了DDR5标准,起步频率为4800MHz,未来可以达到6400MHz。
自此,DDR5进入各大厂商研发和量产阶段。
Yole Group预测,DDR5的广泛采用应该会在2022年从服务器开始,手机、笔记本电脑、PC等主流市场将在2023年开始广泛采用DDR5。
今年下半年,半导体行业开始经历痛苦。
各大厂商财报不断叫苦,被誉为半导体行业风向标的存储价格也连连下跌。
不过,到了2022年末,不少边缘计算解决方案提供商陆续推出了以DDR5为主要计算核心的下一代系统。
可以预见,DDR5成为电脑市场新主流的竞争将于2022年底正式开始。
DDR5,是寒冬里的第一缕曙光吗?急需救援的三星电子、SK海力士和美光正在减产、应对库存问题、节省资本支出、推迟先进技术的进展,以应对疲弱的内存需求。
存储器是半导体市场占比最高的分支。
2021年市场空间约为1600亿美元。
在电子产品中也随处可见。
它是一种标准化产品,在国际市场上已经发展得非常成熟。
行业随着库存、需求、产能的变化而变化,具有明显的周期性,制造商的产量和盈利能力随着行业的周期性波动而剧烈波动。
根据TrendForce研究,2022年闪存(NAND)市场增速仅为23.2%,为近八年来最低增速值;内存(DRAM)的增长率仅为19%,预计2023年将进一步下降至14.1%。
市场供过于求有力推动下行周期,这也是DRAM和NAND价格走低的主要原因。
2021年,厂家扩产较为乐观。
NAND和DRAM仍然供不应求。
随着2022年需求端开始下滑,市场将进入供给过剩。
SK海力士在第三季度财报中表示,DRAM和NAND产品需求低迷,销量和价格双双下滑。
SK海力士在三季度财报中表示,为了优化成本,公司三季度努力提高新产品的销售比例和良率,但大幅降价超过了成本降低,营业利润也随之下降。
拒绝了。
三星电子、SK海力士和美光今年的内存产量仅保持12-13%的增长。
2023年,三星电子产量将减少8%,SK海力士将减少6.6%,美光将减少4.3%。
大型制造商在资本支出和产能扩张方面持谨慎态度。
SK海力士表示,明年的资本支出将同比减少50%以上,今年的投资预计在10-20万亿韩元左右。
美光还表示,将大幅削减2023财年的资本支出,并降低制造工厂的利用率。
DDR5时代来临了吗?大约 10 年来,DDR4 一直是 DRAM 的主力。
不过,业内预计,今年将是DDR5的预热年,从明年开始,DDR5的渗透率将大幅提升。
相对于DDR4的优势 事实上,早在2016年,美光就发布了DDR5内存的相关信息。
从美光当时发布的文件来看,DDR5内存容量将从8GB起步,最高可达单条32GB,I/O带宽可达3.2-6.4Gbps,电压为1.1V。
内存带宽将是 DDR4 内存的两倍。
此外,美光还在芯片论坛上表示,DDR5内存将从3200MHz起步,主流内存频率可能达到6400MHz。
从已经公布的产品来看,美光当时的预测并不算太遥远。
目前已经推出的DDR5内存大部分都是4800MHz,但厂商并没有表示不会发布3200MHz系列。
同时,根据公开数据,如果主板上启用XMP超频,内存频率可以达到8400MHz。
官方介绍中对DDR5和DDR4内存的一些硬指标进行了对比。
与上一代产品DDR4相比,DDR5提供2个独立的子通道,速度(带宽)约快2倍,额定电压为1.1V,低于DDR4(1.2V),功耗为减少约20%。
事实上,DDR5模块和DDR4模块之间的一个关键区别在于子通道的存在。
标准DDR5模块有两个独立的子通道,每个子通道最多有两个物理封装级别。
每个 DRAM 封装都可以配置为主/辅拓扑,以启用额外的逻辑级别以提高密度。
正因为如此,内存并发量在DDR4的基础上提升了一倍,信号可以传输得更完整、更高效。
新的DDR5DIMM架构提高了并发性,并使系统中可用的内存通道加倍,从而提高了内存性能。
根据公开的信息,在优化DDR5 DRAM核心的计算能力时,DDR5内存增加了内置纠错码(ECC),以充分实现数据纠错能力,进一步提高数据完整性,同时也减轻了系统错误的负担修正并充分利用DRAM读写的高效机制。
同时,部分DDR5品牌在研发时还加入了SAME-BANK Refresh(同步刷新)功能。
该命令允许刷新每个 BG 中的一个 Bank,使所有其他 Bank 保持开放状态以继续正常操作。
与DDR4相比,DDR5的缺点可以概括为以下两个方面: 温度:由于DDR5运行速度极高,因此必须注意系统机制的散热,防止IC和电源管理IC过热;价格:随着规格的增加,DDR5的价格也比DDR4高出50%以上,这可能会成为企业的障碍。
不过,如上所述,在各种高级应用中,包括5G、机器学习(ML)等,DDR5的整体性能和规格改进对于相关公司来说仍然具有一定的优势和吸引力。
各大厂商都押注三星将抢占DDR5内存芯片的新地位。
在DRAM这个重要的存储芯片领域,三星、SK海力士和美光是当之无愧的领导者。
研究机构ICInsights的数据显示,2021年三大厂商将占据DRAM市场94%的份额。
具体来说,三星作为DRAM市场第一大企业,占据43%的市场份额;三星“韩国同胞”SK海力士占据28%的市场份额;美光强劲的发展态势也令人瞩目。
目前占据DRAM市场23%的份额。
DDR5作为正在开发的高带宽计算机内存规格,目前在DRAM市场受到越来越多的关注,可能成为三大厂商提高市场竞争力的重点之一。
据了解,与DDR4相比,DDR5将提供两倍以上的有效带宽,有利于缓解每个核心的带宽紧张,进一步推动CPU核心数量的增加,计算能力逐年提升。
事实上,三大厂商已陆续宣布在2021年下半年量产DDR5产品。
三星作为DRAM市场市场份额最大的厂商,自然不会错过这个发展机会。
2021年,对于DDR5模块,三星选择帮助数据中心、企业服务器和PC应用程序充分利用DDR5性能来完成要求苛刻、内存高度密集的任务。
2021 年 5 月 18 日,三星宣布推出用于 DDR5 双列直插内存模块 (DIMM) 的集成电源管理电路 (PMIC) - S2FPD01、S2FPD02 和 S2FPC01。
现阶段,三星正在与AMD联合开发单条容量512GB甚至1TB的DDR5内存产品。
在与AMD的讨论中,三星找到了DDR5DRAM发展的新方向,可以将内存核心容量提高到32Gb,并将堆栈层数增加到8H。
多种技术可以实现32Gb、3DS和8H堆栈,使得系统内存容量可以增加到32TB。
SK海力士的竞争筹码 SK海力士占据DRAM市场28%的份额,也势必拿下DDR5。
仅从时间点来看,SK海力士在DDR5市场占据领先地位,并于2021年10月推出了全球首款DDR5产品,发布产品的时间点略领先于其他两家厂商。
近日,SK海力士宣布开发出首款基于DDR5DRAM的CXL内存样品。
SK海力士表示,基于PCIe的CXL是为了高效利用CPU、GPU、加速器、内存等而开发的新型标准化接口。
SK海力士开发的首款CXL内存是采用最新技术节点1anm DDR5 24Gb的96GB产品。
SK海力士预计将在近期的全球半导体盛会上推出实体产品,并于明年开始量产。
对于SK海力士来说,EUV光刻机也是重要的竞争筹码。
此前,大多数DRAM生产不需要先进的工艺,而是使用成熟的工艺节点,涉及少量组件。
作为第一个“吃螃蟹”的三星,将DRAM技术带入了新时代。
作为三星的强劲对手,SK海力士自然不会落后。
于2021年2月建成第一座DRAM EUV晶圆厂。
M16,正式引进EUV光刻设备。
2021年7月,SK海力士宣布采用1anm工艺量产8GB LPDDR4 EUV DRAM。
9月1日消息,SK海力士将与JSR共同开发DRAMEUV光刻胶,推动金属氧化物PR在EUV上的应用,确保其在存储技术领域的领先地位。
“内存产品的工艺不断演进,已经进入10nm阶段。
随着产品对性能、功耗等要求的提高,技术演进需要借助EUV光刻机来探索。
”在产能扩张方面,SK海力士目前基本按计划推进。
今年将花费约21万亿韩元建设DRAM和NAND产能。
9月6日,SK海力士将在韩国忠北清州市建设新的半导体生产工厂M15X。
据悉,M15X将于今年10月开工,预计2025年初竣工,已决定未来五年投资约15万亿韩元。
对此,SK海力士副会长朴正浩表示,M15X的开工建设将是公司为未来增长奠定基础的第一步。
美光表现强劲 美光科技CEO Sanjay Merotra 8月29日宣布,将向企业销售服务器用DDR5 DRAM。
据美光介绍,其DDR5产品的传输速率可达4800MT/s,比现有DDR4快约1.87倍,系统性能提升高达85%。
与DDR4相比,CPU计算性能得到了提升,人工智能、高性能计算等性能也能得到最大程度的发挥。
与三星和SK海力士相比,美光在EUV光刻机的使用上起步较晚。
也许三星和SK海力士对EUV光刻机的追求给美光带来了一些压力。
美光现在也使用 EUV 光刻技术进行 DRAM 开发。
据了解,美光计划从2024年开始将EUV纳入其DRAM发展路线图。
今年5月26日,美光表示,中国台湾中科新工厂开业后,将引进最先进的EUV设备来生产1αnm DRAM工艺。
美光也采取了相应的措施来提高产能。
9月1日,美光科技宣布,计划到2030年投资150亿美元,在美国爱达荷州博伊西建造一座新的尖端存储器制造工厂。
存储器产品是通用批量集成电路产品,标准高、可重复生产比例高。
集邦咨询分析师吴雅婷表示,由于制程改进能为供应端位创造有限的成长空间,因此三大主机厂可以提前做好新工厂建设的准备。
DDR5是新一代DRAM产品。
每款新产品相比DDR4在速度、性能等方面都有显着提升。
当产品单价和产能满足需求,并在Intel、AMD等厂商积极应用的推动下,DDR5将取代DDR4成为主流DRAM产品,并可能成为第一个寒冬的第一缕曙光。