芯耀
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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(jì)LPDDR的導(dǎo)入比重將進(jìn)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(huì)，作為微電子產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)）不僅致力于推動(dòng)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(jī)、輕薄筆記本等設(shè)備的性能需求。
DDR6預(yù)計(jì)將在性能上實(shí)現(xiàn)相較于DDR5的顯著提升，這得益于時(shí)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(shí)鐘速度預(yù)計(jì)將從12,800 MT/s起步，達(dá)到DDR5的兩倍，而數(shù)據(jù)總線寬度也有望從64位擴(kuò)展至128位。
這意味著DDR6每個(gè)時(shí)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(shí)間將大幅縮短，進(jìn)而提升整體系統(tǒng)性能。
在功耗方面，DDR6預(yù)計(jì)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(dòng)態(tài)電壓和頻率調(diào)整（DVFS）技術(shù)；
該技術(shù)能夠根據(jù)實(shí)際工作負(fù)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(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。
同時(shí)，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(chǔ)容量方面，DDR6預(yù)計(jì)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(dá)256GB，為DDR5最大容量的四倍。
此外，DDR6還將引入多項(xiàng)創(chuàng)新功能，以增強(qiáng)數(shù)據(jù)可靠性和完整性。
例如，片上糾錯(cuò)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(hù)能力。
其中，片上ECC功能可在內(nèi)存芯片層面實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤檢測(cè)和糾正，較傳統(tǒng)在內(nèi)存控制器層面實(shí)現(xiàn)的ECC功能更為高效，能夠應(yīng)對(duì)更多種類的錯(cuò)誤情況。
而讀寫CRC模式則通過對(duì)讀寫數(shù)據(jù)進(jìn)行完整性校驗(yàn)，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性，一旦檢測(cè)到錯(cuò)誤，CRC模式將自動(dòng)啟動(dòng)糾正機(jī)制，保障數(shù)據(jù)的完整性。
三星公司在2021年已啟動(dòng)DDR6的早期研發(fā)階段，預(yù)期其初始運(yùn)行頻率將高達(dá)12.8GHz，相較于DDR5，這一頻率提升幅度近乎1.7倍。
同時(shí)，業(yè)界亦預(yù)測(cè)DDR6具備潛力實(shí)現(xiàn)超頻至17GHz。
在架構(gòu)設(shè)計(jì)上，DDR6將采用更為先進(jìn)的內(nèi)部通道劃分方式，細(xì)分為四個(gè)獨(dú)立通道，并且其Bank數(shù)量亦將增至64個(gè)，以應(yīng)對(duì)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(jì)其等效頻率將達(dá)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(yùn)行頻率將進(jìn)一步提升至32GHz，并引入實(shí)時(shí)錯(cuò)誤保護(hù)功能，以增強(qiáng)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(shí)間表，DDR6預(yù)計(jì)將于2026年正式啟動(dòng)商用化進(jìn)程。
這一時(shí)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(shì)。
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(dá)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(dòng)向無疑將對(duì)整個(gè)行業(yè)的技術(shù)部署和競(jìng)爭(zhēng)格局產(chǎn)生深遠(yuǎn)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(bào)道，JEDEC固態(tài)技術(shù)協(xié)會(huì)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(jì)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(dòng)產(chǎn)品對(duì)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(yùn)行。
同時(shí)，后兩類處理器同樣對(duì)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(duì)內(nèi)存性能與能效的嚴(yán)苛要求。
目前，市場(chǎng)上最新的內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)為LPDDR5X，其最高速度可達(dá)8533Mbps，相較于LPDDR5在帶寬方面提升了30%，同時(shí)在功耗方面降低了20%，展現(xiàn)出了顯著的性能優(yōu)勢(shì)。
據(jù)etnews報(bào)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(jìn)一步提升其在移動(dòng)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)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(cè)，LPDDR5的最高速度為6400MT/s，而LPDDR5X則將其擴(kuò)展至8500MT/s。
然而，LPDDR6內(nèi)存的速度將達(dá)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(jì)，相較于普通LPDDR5使用的16位通道，其實(shí)際帶寬在每個(gè)時(shí)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(shí)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(jìn)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(gè)針腳數(shù)據(jù)速率可達(dá)到10.667Gbps，從而使得單個(gè)LPDDR6 IC的內(nèi)存帶寬高達(dá)約28.5GB/秒。
簡(jiǎn)而言之，LPDDR6技術(shù)的應(yīng)用將使得系統(tǒng)內(nèi)存帶寬實(shí)現(xiàn)近乎翻倍的增長，為移動(dòng)產(chǎn)品帶來前所未有的性能提升。
據(jù)相關(guān)媒體報(bào)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(dòng)量產(chǎn)計(jì)劃，以滿足市場(chǎng)對(duì)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(jì)劃在驍龍8 Gen 4之前實(shí)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(jì)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(jìng)爭(zhēng)的新焦點(diǎn)。
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(chǔ)能力的強(qiáng)弱將直接對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的質(zhì)量產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
部分資料參考：半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫：《存儲(chǔ)兩旬，迎來DDR6》，全球半導(dǎo)體行業(yè)觀察：《2024年，存儲(chǔ)新技術(shù)DDR、HBM等大放異彩》，數(shù)字芯片實(shí)驗(yàn)室：《DDR6 RAM：下一代內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)》，櫻花號(hào)：《LPDDR6內(nèi)存來襲！三星與海力士領(lǐng)航新時(shí)代》
