DDR5进程推进，存储市场或迎曙光

DDR5进程推进，存储市场或迎曙光

作为DDR4的后继者，DDR5是下一代同步动态随机存取存储器(SDRAM)。DDR存储器可在单个时钟周期内发送和接收两次数据信号，并允许更快的传输速率和更高的容量。

虽然DDR内存中的大多数开发都是适度的增量，重点是性能改进以满足服务器和个人计算机应用程序要求，但从DDR4到DDR5的跨越是一个更大的飞跃。在需要更多带宽的驱动下，DDR5在强大的封装中带来了全新的架构。

通过纵观DRAM三巨头：美光，SK海力士和三星的DDR5进程，总览DDR5技术的推进情况和性能提升。

今年年初，美光宣布采用行业领先的1z纳米制程的DDR5寄存型DIMM(RDIMM)已开始出样。DDR5是迄今为止技术上最为先进的DRAM，其内存性能提升至少85%，从而应对下一代服务器负载。如今数据中心的系统架构正在提供日益增多的处理器核心数、以及更大的内存带宽与容量，而DDR5使内存密度翻倍，并同时提升可靠性。

相比DDR4，DDR5的运算速度提升了163%，而芯片晶体管密度提升了300%。快速增多的数据集和计算密集型应用环境产生了更高要求的工作负载，进而带来处理器核心数的增长，但目前的DRAM技术无法满足带宽需求。相较于DDR4，DDR5性能提升逾1.85倍。DDR5还实现了现代数据中心所需要的可靠性、可用性和可服务性(RAS)。

与此同时，DDR5也对DRAM制造商提出了新的要求。DRAM制造商将在未来采用EUV技术来制造最先进的DRAM。今年早些时候，三星宣布已交付了100万个基于EUV技术的10纳米级(D1x)DDR4（第四代双倍数据速率）DRAM。这些模块已完成全球客户评估，这一成就为EUV更卓越的应用打开了大门，为高级个人计算机、手机、企业服务器和数据中心等许多应用创建解决方案。

今年初，公司开始在韩国华城的三星半导体新生产线大规模生产——这是一条专门的EUV技术生产线。现在，三星正在进一步扩展技术界限，公司刚刚推出了一条基于10纳米级工艺技术的16 千兆字节(Gb)第五代低功耗双倍数据速率内存(LPDDR5)移动DRAM芯片的大规模生产线。三星将EUV应用于该工艺。

DUV光刻使用193纳米波长，而EUV光刻使用13.5纳米波长——这是显著的改善。这样可以绘制更精细的电路，从而可以在相同的表面积中存储更多的数据。使电路更精细意味着更多的逻辑门能够容纳在单个芯片内。因此，这些芯片继而变得更加强大和节能。在部署EUV时，芯片的表面面积得到更有效的使用，因此，业内众多企业将完善自己的生产线技术。

三星在EUV程序上占有优势。得益于其优质的半导体制造技术和专业技能，公司成功将EUV工艺应用于DRAM生产。三星已经大规模生产特定的EUV应用产品，并准备在不久的将来提高其大规模制造能力。

而SK海力士也在同步推动DDR5的进程。SK海力士将于今年开始限量生产下一代DRAM，早于2018年11月亦宣布开发了业界首个根据JEDEC标准的1Ynm 16Gb DDR5 DRAM。在规格表中，SK海力士研究的DDR5由3200–8400MHz。相较下按照JEDEC 标准，DDR4的速度范围为1600–3200MHz，但目前已看到各制造商已将DDR4的速度提升到5000MHz。

当然刚起步时不会看到8400MHz的速度，但等到技术成熟后，很大机会可以达到。若考虑将DDR5增加50%频宽，那在第一个更新中将看到保守的4800MHz DRAM速度，对比DDR4DIMM上标准速度(通常为2800MHz)仍然较快。

在容量而言，DDR5最高可支援64Gb，在单DIMM上最多可支援64GB DDR5。SK海力士还计划生产24Gb和32Gb DRAM(24GB/48GB 容量)，具体取决于闪存供应商是否要采用双容量路线。

在以5G、自动驾驶车辆、AI、AR、VR、大数据以及其它应用为代表的第四次工业革命中，DDR5DRAM可用于HPC和AI数据分析。DDR5还可基于16Gb乃至24Gb单块芯片提供更为广泛的密度，满足云服务客户的需求。相比之前版本，DDR5支持的密度更高，性能可扩展性更强，在引领大数据和AI时代方面，牢固地占据了一席之地。

根据IDC的调研结果，市场对DDR5的需求预计从2020年起出现增长。至2021年，DDR5占DRAM市场的25%，至2022年为44%。在产品更新换代的环境下，DRAM市场或将迎来快速反弹。

而在NAND方面，3D NAND技术也在不断推进当中。根据TechInsights显示，三星，SK海力士和美光都将在今年推出128层堆栈的NAND产品。三星目前正在开发具有160层堆栈的第7 代V-NAND快闪记忆体，而且在相关方面的技术也取得重大进展。目前，三星的第7代V-NAND快闪记忆体将采用双堆栈的技术来达到更多堆栈层的目的，这样可以使得容量更大，使用范围也更加广泛。就现阶段来说，如果完成160层堆栈的V-NAND快闪记忆体开发，将会是业界对高堆叠层数的产品，超越目前最大的128层堆栈产品。

第二季度存储器半导体市场规模随着在家办公和远程教育的扩散，服务器、PC需求增加，DRAM和NAND闪存都呈现出增长趋势。DRAM和NAND闪存分别比去年同期增长15.3%和15.5%，达到171亿美元和145亿美元，比去年同期增长34%和6.5%。同时，DRAM和NAND闪存价格也因需求增加而持续上升，分别上涨了14.4%和1.7%。

9月是产业传统“备货”旺季，国内将迎来“国庆”假期黄金周，后续还有双11、双12等线上购物活动，同时西方国家也将迎来购物季，比如：感恩节、圣诞节等。虽然美国“疫情”严重，但塔吉特百货、沃尔玛等鼓励购物者提前从10月份或在线上购物，错开人流高峰。新款iPhone于下半年上市，也有望推高存储市场的需求。而DDR5性能相比较于DDR4的大幅提升，所带来的新产品的替代效应将刺激DRAM市场的销售情况。我们对下半年存储市场的复苏以及存储市场的长期潜力充满希望。