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DDR3的謝幕

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DDR3的謝幕

曾經(jīng)DDR3的出現(xiàn),可謂是千呼萬喚始出來。

文|半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫

當(dāng)三星發(fā)出通知將在兩年內(nèi)停產(chǎn)DDR3,最后接單時間截止到2022年末時,DDR3似乎就宣告終局;而三星之后,SK海力士也開始計劃停產(chǎn)DDR3內(nèi)存。全世界第一大、第二大內(nèi)存廠商相繼停產(chǎn),DDR3正準(zhǔn)備謝幕。

DDR3歷經(jīng)15年

曾經(jīng)DDR3的出現(xiàn),可謂是千呼萬喚始出來。

在2006年左右,隨著高端處理器的陸續(xù)上市,DDR2 667內(nèi)存已經(jīng)不能滿足高端處理器對內(nèi)存帶寬的需求,DDR2 800準(zhǔn)備替代DDR2 667成為主流。按照J(rèn)EDEC制定的DDR2標(biāo)準(zhǔn)來說,800MHz已經(jīng)是DDR2家族中最高的頻率,而800MHz的最高頻率也成為DDR2的設(shè)計瓶頸。

當(dāng)時英特爾已經(jīng)指出了DDR2 800面臨的挑戰(zhàn)。第一,DDR2已經(jīng)跟不上處理器發(fā)展的趨勢,核心頻率超過200MHz的DDR2產(chǎn)品生產(chǎn)難度加大、良品率低,加上速度的提高,又造成了高功耗。第二,在支持更高的速度,保證信號的完整性方面,DDR2星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)很難做到。第三,由于接口邏輯功耗與速度成正比等問題存在,需要降低核心電壓來抵消功耗的提高,但這樣又勢必影響內(nèi)存的穩(wěn)定性。

這些都使得DDR3的呼聲高漲。2007年6月26日,JEDEC協(xié)會終于完成了DDR3內(nèi)存規(guī)范。

相比上一代DDR2,DDR3在許多方面作了新的規(guī)范。核心電壓降低到1.5V,預(yù)取從4-bit變成了8-bit,這也是DDR3提升帶寬的關(guān)鍵。同樣的核心頻率DDR3能夠提供兩倍于DDR2的帶寬,此外DDR3還新增了CWD、Reset、ZQ、STR、RASR等技術(shù)。

在DDR3標(biāo)準(zhǔn)推出后,英特爾在當(dāng)年就推出支持DDR3的主機(jī)板IntelP35。除了當(dāng)年就推出支持的相關(guān)主板,英特爾推出的支持DDR3內(nèi)存的芯片組數(shù)量為各家之最,種類覆蓋高、中、低端。英特爾對DDR3的大力支持讓DDR3走上了歷史舞臺。

之后英偉達(dá)、AMD也都相繼推出支持DDR3的芯片組,例如英偉達(dá)在nForce系列支持DDR3內(nèi)存的芯片組、AMD推出的PROA系列APU同樣支持DDR3。

從應(yīng)用形式看,DDR3主要是與主控芯片(如MCU、MPU、Soc)配套使用,滿足主控芯片的存儲需求。TI、高通、瑞薩、Mobileye、安霸、NXP的主控芯片中都有配置DDR3。

從制程上看,三星、SK海力士、美光DDR3制程停留在2015、2016年的20nm;臺系廠商中,南亞將DDR3迭代至20nm、華邦DDR3制程已推進(jìn)至25nm。

在推出后的3年時間中,DDR3的市場規(guī)模就已經(jīng)超過了DDR2;在2014年,DDR3達(dá)到了歷史上最大的市場規(guī)模有394億美金。

現(xiàn)在,DDR3早已作為利基產(chǎn)品,應(yīng)用于液晶電視、數(shù)字機(jī)頂盒、播放機(jī)等消費型電子與網(wǎng)絡(luò)通訊等領(lǐng)域。

因為WiFi路由器、家電等這類產(chǎn)品在短時間內(nèi)沒有升級需求,目前大量的低容量、低端消費電子是DDR3應(yīng)用的第一大領(lǐng)域;除此之外,工業(yè)和汽車領(lǐng)域也對DDR3具有穩(wěn)定的需求。

DDR4與DDR3的對戰(zhàn)

三星向來是內(nèi)存廠商的優(yōu)等生,在DDR4的布局上也不例外。2011年1月,三星電子宣布完成DDR4 DRAM模塊的制造和測試,采用30nm級工藝,數(shù)據(jù)傳輸率為2133MT/s,運作電壓在1.2V,這也是史上第一條DDR4內(nèi)存。

隨著時間的發(fā)展,2012年JEDEC終于推出了DDR4標(biāo)準(zhǔn)。

DDR4的推出同樣是由于DDR3已經(jīng)達(dá)到了其性能和帶寬的上限。DDR4的性能更高、DIMM容量更大、數(shù)據(jù)完整性更強(qiáng)且能耗更低。

DDR3和DDR4的峰值帶寬

DDR4每引腳速度超過2Gbps且功耗低于DDR3L(DDR3低電壓),能夠在提升性能和帶寬50%的同時降低總體計算環(huán)境的能耗。這代表著對以前內(nèi)存技術(shù)的重大改進(jìn),并且能源節(jié)省高達(dá)40%。

到了2014年,DDR4內(nèi)存才首次得到應(yīng)用。英特爾同樣率先推出了首款支持DDR4內(nèi)存的英特爾旗艦級x99平臺,但當(dāng)時DDR4在性能和價格上與高頻率DDR3相比,并沒有什么優(yōu)勢;直到后來,英特爾發(fā)布Skylake處理器和100系列主板使得DDR4真正走向大眾。

現(xiàn)在,DDR4憑借其良好的性能和功耗,廣泛活躍于內(nèi)存市場。

歷代的DDR引腳數(shù)和鍵槽位置不同

從外觀講,DDR4不兼容DDR3主板,反之亦然。卡槽位置有變化,避免意外插入錯誤類型的內(nèi)存。每個模組包含288個針腳,而不是240個。為了增強(qiáng)強(qiáng)度和電氣接觸,PCB底部形狀存在輕微弧度。

在DDR4的沖擊下,2020年DDR3市場已經(jīng)逐漸萎縮,縮小到129億美金,市場規(guī)模年復(fù)合增長率為-20%。

對于DDR4,目前存儲市場的主流產(chǎn)品是容量8GB+的DDR4/DDR5。

DDR5已經(jīng)成為主流

從歷代DDR的發(fā)展來看,每一代內(nèi)存的更換時間都十分漫長。

一方面是價格的原因。例如在2007年時,主流DDR2內(nèi)存價格平均在310元左右,而1GB DDR3-1333內(nèi)存價格則在1600左右,兩者之間相差了5倍之多,巨大的價格差距常常使消費級玩家望而卻步。

另一方面是平臺配套的原因。即使JEDEC推出了新一代DDR標(biāo)準(zhǔn),也需要內(nèi)存廠商開始制造相關(guān)DDR內(nèi)存,再匹配到能夠支持相關(guān)DDR的處理器,這之間的時間消耗很大,加上處理器廠商考慮價格問題可能延遲匹配時間。

正是因為這兩個原因,DDR2過渡至DDR3花了接近4~5年時間,DDR3至DDR4也快用了2~3年時間,出貨量才漸漸超越上代。但DDR5的發(fā)展速度極快。

Yole Developpement報告指出,DDR5可能會是PC內(nèi)存模組史上,最快完成普及的規(guī)格,DDR5超越DDR4可能僅需一年時間。

從平臺配套來看,2022是DDR5開始量產(chǎn)的一年,無論是筆記本還是臺式,很多標(biāo)桿級主板都只支持最新的DDR5。

今年的消費級市場,AMD年初發(fā)布的銳龍6000筆記本已經(jīng)全面支持DDR5內(nèi)存了,今年底的5nm Zen4處理器也會給桌面平臺帶來DDR5內(nèi)存支持。

英特爾方面,去年12代酷睿首發(fā)支持DDR5,今年底的13代酷睿Raptor Lake雖然也會同時兼容DDR4/5內(nèi)存,但英特爾鼓勵廠商重點支持DDR5內(nèi)存。

按照這樣的趨勢下去,今年底的時候DDR5內(nèi)存應(yīng)該在高端市場獲得認(rèn)可。

除去廠商的支持配套,在今年6月,DDR5的價格迎來了“大跳水”。16GB雙通道DDR5套裝的價格從2月前的500~1000美元暴跌到120~130美元;Trident Z5 DDR5-6000 CL36內(nèi)存套件在1月初的時候,價格是4000美元,五個月后,價格已經(jīng)暴跌到800美元。

以三星的16GB筆記本內(nèi)存條為例,DDR4 3200 8GB的價格是209元左右,DDR5 4800 16GB單條價格為549元,與DDR4 8GB兩條套組價格不相上下。

從實際的DDR4與DDR5的性能比對來看,DDR5有較為明顯的性能提升。Anand Tech使用12代酷睿入門級型號i3-12300,詳細(xì)對比了DDR5、DDR4的性能。測試用的頻率、時序分別是DDR5-4800 CL、DDR4-3200 CL22,都是JEDEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范參數(shù),也是目前最主流的規(guī)格。

在35個不同項目,絕大部分測試中DDR5、DDR4差距很小,都不超過5%,很多甚至毫無不同。但也有一些例外,尤其是WinRAR。因為高度依賴內(nèi)存帶寬,DDR5領(lǐng)先了多達(dá)21.7%。另外,DDR5在AppTimer測試中領(lǐng)先接近9%,CineBench R23、GeekBench 5兩個多線程測試中分別領(lǐng)先8.3%、13.0%。

綜合價格、平臺、性能等因素,DDR5在今年迎來了新生。

目前市場上具備DDR5量產(chǎn)能力的僅為三星、海力士、美光。

DDR6的傳聞

在DDR5內(nèi)存剛迎來新局面后,DDR6已經(jīng)開始蠢蠢欲動。

三星又已經(jīng)率先開始了下一代DDR6內(nèi)存的早期開發(fā),并預(yù)計在2024年之前完成設(shè)計,2025年之后才會有商業(yè)化的可能。SK海力士也預(yù)計DDR6會在5-6年內(nèi)發(fā)展起來。

在DDR6標(biāo)準(zhǔn)方面,三星表示,DDR6標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)已經(jīng)開始,并將得到JEDEC的協(xié)助。據(jù)稱,規(guī)格方面DDR6內(nèi)存將是現(xiàn)有DDR5內(nèi)存的兩倍,傳輸速度高達(dá)12800Mbps(JEDEC)和超頻速度超過17000Mbps范圍。

DDR家族的演進(jìn)已經(jīng)從DDR、DDR2、DDR3、DDR4、DDR5、一直到DDR6。電腦配件不斷的重復(fù)升級換代規(guī)律,當(dāng)主流產(chǎn)品服役一定的周期后,下一代產(chǎn)品必然將扮演著未來接班人的角色。每一次迭代,基本都能實現(xiàn)芯片性能翻倍,當(dāng)新一代性能更好的DDR出現(xiàn)時,老一代DDR會逐漸被替代。

盡管兩大廠商都已經(jīng)宣布將停產(chǎn)DDR3,但市場中真正的不再使用或許還需要幾年。時間的年輪下,DR3的時代終將會過去。

本文為轉(zhuǎn)載內(nèi)容,授權(quán)事宜請聯(lián)系原著作權(quán)人。

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曾經(jīng)DDR3的出現(xiàn),可謂是千呼萬喚始出來。

文|半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫

當(dāng)三星發(fā)出通知將在兩年內(nèi)停產(chǎn)DDR3,最后接單時間截止到2022年末時,DDR3似乎就宣告終局;而三星之后,SK海力士也開始計劃停產(chǎn)DDR3內(nèi)存。全世界第一大、第二大內(nèi)存廠商相繼停產(chǎn),DDR3正準(zhǔn)備謝幕。

DDR3歷經(jīng)15年

曾經(jīng)DDR3的出現(xiàn),可謂是千呼萬喚始出來。

在2006年左右,隨著高端處理器的陸續(xù)上市,DDR2 667內(nèi)存已經(jīng)不能滿足高端處理器對內(nèi)存帶寬的需求,DDR2 800準(zhǔn)備替代DDR2 667成為主流。按照J(rèn)EDEC制定的DDR2標(biāo)準(zhǔn)來說,800MHz已經(jīng)是DDR2家族中最高的頻率,而800MHz的最高頻率也成為DDR2的設(shè)計瓶頸。

當(dāng)時英特爾已經(jīng)指出了DDR2 800面臨的挑戰(zhàn)。第一,DDR2已經(jīng)跟不上處理器發(fā)展的趨勢,核心頻率超過200MHz的DDR2產(chǎn)品生產(chǎn)難度加大、良品率低,加上速度的提高,又造成了高功耗。第二,在支持更高的速度,保證信號的完整性方面,DDR2星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)很難做到。第三,由于接口邏輯功耗與速度成正比等問題存在,需要降低核心電壓來抵消功耗的提高,但這樣又勢必影響內(nèi)存的穩(wěn)定性。

這些都使得DDR3的呼聲高漲。2007年6月26日,JEDEC協(xié)會終于完成了DDR3內(nèi)存規(guī)范。

相比上一代DDR2,DDR3在許多方面作了新的規(guī)范。核心電壓降低到1.5V,預(yù)取從4-bit變成了8-bit,這也是DDR3提升帶寬的關(guān)鍵。同樣的核心頻率DDR3能夠提供兩倍于DDR2的帶寬,此外DDR3還新增了CWD、Reset、ZQ、STR、RASR等技術(shù)。

在DDR3標(biāo)準(zhǔn)推出后,英特爾在當(dāng)年就推出支持DDR3的主機(jī)板IntelP35。除了當(dāng)年就推出支持的相關(guān)主板,英特爾推出的支持DDR3內(nèi)存的芯片組數(shù)量為各家之最,種類覆蓋高、中、低端。英特爾對DDR3的大力支持讓DDR3走上了歷史舞臺。

之后英偉達(dá)、AMD也都相繼推出支持DDR3的芯片組,例如英偉達(dá)在nForce系列支持DDR3內(nèi)存的芯片組、AMD推出的PROA系列APU同樣支持DDR3。

從應(yīng)用形式看,DDR3主要是與主控芯片(如MCU、MPU、Soc)配套使用,滿足主控芯片的存儲需求。TI、高通、瑞薩、Mobileye、安霸、NXP的主控芯片中都有配置DDR3。

從制程上看,三星、SK海力士、美光DDR3制程停留在2015、2016年的20nm;臺系廠商中,南亞將DDR3迭代至20nm、華邦DDR3制程已推進(jìn)至25nm。

在推出后的3年時間中,DDR3的市場規(guī)模就已經(jīng)超過了DDR2;在2014年,DDR3達(dá)到了歷史上最大的市場規(guī)模有394億美金。

現(xiàn)在,DDR3早已作為利基產(chǎn)品,應(yīng)用于液晶電視、數(shù)字機(jī)頂盒、播放機(jī)等消費型電子與網(wǎng)絡(luò)通訊等領(lǐng)域。

因為WiFi路由器、家電等這類產(chǎn)品在短時間內(nèi)沒有升級需求,目前大量的低容量、低端消費電子是DDR3應(yīng)用的第一大領(lǐng)域;除此之外,工業(yè)和汽車領(lǐng)域也對DDR3具有穩(wěn)定的需求。

DDR4與DDR3的對戰(zhàn)

三星向來是內(nèi)存廠商的優(yōu)等生,在DDR4的布局上也不例外。2011年1月,三星電子宣布完成DDR4 DRAM模塊的制造和測試,采用30nm級工藝,數(shù)據(jù)傳輸率為2133MT/s,運作電壓在1.2V,這也是史上第一條DDR4內(nèi)存。

隨著時間的發(fā)展,2012年JEDEC終于推出了DDR4標(biāo)準(zhǔn)。

DDR4的推出同樣是由于DDR3已經(jīng)達(dá)到了其性能和帶寬的上限。DDR4的性能更高、DIMM容量更大、數(shù)據(jù)完整性更強(qiáng)且能耗更低。

DDR3和DDR4的峰值帶寬

DDR4每引腳速度超過2Gbps且功耗低于DDR3L(DDR3低電壓),能夠在提升性能和帶寬50%的同時降低總體計算環(huán)境的能耗。這代表著對以前內(nèi)存技術(shù)的重大改進(jìn),并且能源節(jié)省高達(dá)40%。

到了2014年,DDR4內(nèi)存才首次得到應(yīng)用。英特爾同樣率先推出了首款支持DDR4內(nèi)存的英特爾旗艦級x99平臺,但當(dāng)時DDR4在性能和價格上與高頻率DDR3相比,并沒有什么優(yōu)勢;直到后來,英特爾發(fā)布Skylake處理器和100系列主板使得DDR4真正走向大眾。

現(xiàn)在,DDR4憑借其良好的性能和功耗,廣泛活躍于內(nèi)存市場。

歷代的DDR引腳數(shù)和鍵槽位置不同

從外觀講,DDR4不兼容DDR3主板,反之亦然??ú畚恢糜凶兓?,避免意外插入錯誤類型的內(nèi)存。每個模組包含288個針腳,而不是240個。為了增強(qiáng)強(qiáng)度和電氣接觸,PCB底部形狀存在輕微弧度。

在DDR4的沖擊下,2020年DDR3市場已經(jīng)逐漸萎縮,縮小到129億美金,市場規(guī)模年復(fù)合增長率為-20%。

對于DDR4,目前存儲市場的主流產(chǎn)品是容量8GB+的DDR4/DDR5。

DDR5已經(jīng)成為主流

從歷代DDR的發(fā)展來看,每一代內(nèi)存的更換時間都十分漫長。

一方面是價格的原因。例如在2007年時,主流DDR2內(nèi)存價格平均在310元左右,而1GB DDR3-1333內(nèi)存價格則在1600左右,兩者之間相差了5倍之多,巨大的價格差距常常使消費級玩家望而卻步。

另一方面是平臺配套的原因。即使JEDEC推出了新一代DDR標(biāo)準(zhǔn),也需要內(nèi)存廠商開始制造相關(guān)DDR內(nèi)存,再匹配到能夠支持相關(guān)DDR的處理器,這之間的時間消耗很大,加上處理器廠商考慮價格問題可能延遲匹配時間。

正是因為這兩個原因,DDR2過渡至DDR3花了接近4~5年時間,DDR3至DDR4也快用了2~3年時間,出貨量才漸漸超越上代。但DDR5的發(fā)展速度極快。

Yole Developpement報告指出,DDR5可能會是PC內(nèi)存模組史上,最快完成普及的規(guī)格,DDR5超越DDR4可能僅需一年時間。

從平臺配套來看,2022是DDR5開始量產(chǎn)的一年,無論是筆記本還是臺式,很多標(biāo)桿級主板都只支持最新的DDR5。

今年的消費級市場,AMD年初發(fā)布的銳龍6000筆記本已經(jīng)全面支持DDR5內(nèi)存了,今年底的5nm Zen4處理器也會給桌面平臺帶來DDR5內(nèi)存支持。

英特爾方面,去年12代酷睿首發(fā)支持DDR5,今年底的13代酷睿Raptor Lake雖然也會同時兼容DDR4/5內(nèi)存,但英特爾鼓勵廠商重點支持DDR5內(nèi)存。

按照這樣的趨勢下去,今年底的時候DDR5內(nèi)存應(yīng)該在高端市場獲得認(rèn)可。

除去廠商的支持配套,在今年6月,DDR5的價格迎來了“大跳水”。16GB雙通道DDR5套裝的價格從2月前的500~1000美元暴跌到120~130美元;Trident Z5 DDR5-6000 CL36內(nèi)存套件在1月初的時候,價格是4000美元,五個月后,價格已經(jīng)暴跌到800美元。

以三星的16GB筆記本內(nèi)存條為例,DDR4 3200 8GB的價格是209元左右,DDR5 4800 16GB單條價格為549元,與DDR4 8GB兩條套組價格不相上下。

從實際的DDR4與DDR5的性能比對來看,DDR5有較為明顯的性能提升。Anand Tech使用12代酷睿入門級型號i3-12300,詳細(xì)對比了DDR5、DDR4的性能。測試用的頻率、時序分別是DDR5-4800 CL、DDR4-3200 CL22,都是JEDEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范參數(shù),也是目前最主流的規(guī)格。

在35個不同項目,絕大部分測試中DDR5、DDR4差距很小,都不超過5%,很多甚至毫無不同。但也有一些例外,尤其是WinRAR。因為高度依賴內(nèi)存帶寬,DDR5領(lǐng)先了多達(dá)21.7%。另外,DDR5在AppTimer測試中領(lǐng)先接近9%,CineBench R23、GeekBench 5兩個多線程測試中分別領(lǐng)先8.3%、13.0%。

綜合價格、平臺、性能等因素,DDR5在今年迎來了新生。

目前市場上具備DDR5量產(chǎn)能力的僅為三星、海力士、美光。

DDR6的傳聞

在DDR5內(nèi)存剛迎來新局面后,DDR6已經(jīng)開始蠢蠢欲動。

三星又已經(jīng)率先開始了下一代DDR6內(nèi)存的早期開發(fā),并預(yù)計在2024年之前完成設(shè)計,2025年之后才會有商業(yè)化的可能。SK海力士也預(yù)計DDR6會在5-6年內(nèi)發(fā)展起來。

在DDR6標(biāo)準(zhǔn)方面,三星表示,DDR6標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)已經(jīng)開始,并將得到JEDEC的協(xié)助。據(jù)稱,規(guī)格方面DDR6內(nèi)存將是現(xiàn)有DDR5內(nèi)存的兩倍,傳輸速度高達(dá)12800Mbps(JEDEC)和超頻速度超過17000Mbps范圍。

DDR家族的演進(jìn)已經(jīng)從DDR、DDR2、DDR3、DDR4、DDR5、一直到DDR6。電腦配件不斷的重復(fù)升級換代規(guī)律,當(dāng)主流產(chǎn)品服役一定的周期后,下一代產(chǎn)品必然將扮演著未來接班人的角色。每一次迭代,基本都能實現(xiàn)芯片性能翻倍,當(dāng)新一代性能更好的DDR出現(xiàn)時,老一代DDR會逐漸被替代。

盡管兩大廠商都已經(jīng)宣布將停產(chǎn)DDR3,但市場中真正的不再使用或許還需要幾年。時間的年輪下,DR3的時代終將會過去。

本文為轉(zhuǎn)載內(nèi)容,授權(quán)事宜請聯(lián)系原著作權(quán)人。