10月6日，全球首款DDR5 DRAM正式由SK海力士推出。這款次世代的存儲器將數據傳輸速率提升到4，800 ~ 5，600Mbps，比前一代DDR4增加了1.8倍。最大5，600Mbps的傳輸速率意味著能夠在1秒內傳輸九部全高清（Full-HD， FHD）電影。同時，該產品的工作電壓由前一代的1.2V降到了1.1V，將功耗降低了20%。

與同門師弟LPDDR5發售時的萬人追捧不同，DDR5的問世似乎沒有激起很大的浪花。然則平靜之下，是生態鏈廠商的摩拳擦掌，未來的存儲器之爭會更加殘酷。

DRAM的新飛躍

從提出到標準落地，DDR5用了2年時間。JEDEC（電子器件工程聯合會）希望最新的標準繼續站在時代之巔，所有內存密度和讀寫速度都要比DDR4增加一倍。

因為5G、人工智能引發的數據海嘯正撲面而來，CPU的核心也急劇增加，服務器處理器已經從4核增加到64核，新一代的DRAM面臨著更多的挑戰。

從DDR4到DDR5，在技術上是一個巨大的飛躍。從原理上來看，DDR5是一種高速動態隨機存儲器，由于其DDR的性質，依舊可以在系統時鐘的上升沿和下降沿同時進行數據傳輸。和DDR4一樣，DDR5在內部設計了Bank（數據塊）和Bank Group（數據組）。不過，DDR5在數據塊和數據組的配置上更為寬裕。

DDR4數據組的數量最高限制為4組，一般采用2組配置。在DDR5上，數據組的數量可以選擇2組、4組到最高8組的設計，以適應不同用戶的不同需求，并且還可以保證Bank數據塊的數量不變。

其次，DDR5的突發長度（burst length， 簡稱 BL）由2增至16，超過DDR4的8，這是實現內存訪問可用性雙倍增長的另一大重要特性。

第三，DDR4在刷新期間不能進行其他操作。DDR5具備同庫刷新功能，允許系統在當前內存庫操作期間訪問其它內存庫，進而提高了內存訪問可用性。

DDR5在提高可擴展性方面還有兩個特性：經過優化的 DRAM 核心計時和晶片內糾錯碼。首先，雖然內存架構逐年擴展，但它的代價是 DRAM 單元電容的下降和位線接觸電阻的增加。DDR5 解決了這些缺點，并允許通過優化的核心計時進行更可靠的擴展，這對于確保有足夠的時間在 DRAM 單元中寫入、存儲和檢測電荷至關重要。

另外，晶片內糾錯碼 （ECC） 通過輸出數據之前在讀取命令期間執行更正，提高了數據完整性并減少了系統糾錯負擔。DDR5 還引入了錯誤檢查清理，其中 DRAM 將在發生錯誤時讀取內部數據并寫回已更正的數據。

存儲器三巨頭在DDR5上可謂是你追我趕。在2018年，三星和海力士宣布開發DDR5成功。美光則和EDA大廠Cadence開始聯合研發DDR5。

進入2020年，美光科技宣布基于1Znm制程技術的DDR5 RDIMM已開始送樣。三星宣布在2021開始量產DDR5。而SK海力士這次搶到了頭名，推出了首款DDR5產品。該產品為面向服務器、數據中心的RDIMM形態，基于1Ynm工藝制造的16Gb顆粒，單條容量64GB。而借助TSV硅穿孔技術，SK海力士期望將單條容量提升到256GB。

供應鏈已做好準備，只待CPU就位

IDC市場調查顯示， 對于DDR5內存需求將從 2020年開始增長， 預計到2021年為止將占DRAM總市場的25%。這一市場份額將逐步提升， 并在2022年達到44%。

記者詢問了國內多家服務器廠商，想知道何時能推出DDR5的產品，得到的答案是最早在明年。“這個主要看是要看芯片廠商的支持?！币晃粯I內人士表示。

DRAM是系統中存儲/存儲層次結構的關鍵部分。在層次結構的第一層中，SRAM被集成到CPU中以實現快速數據訪問，DRAM被用于主存儲器。所以，DDR5的使用必須要得到CPU的支持。

考慮到生產成本，服務器產品對存有溢價的DDR5產品接納度較高。作為占據服務器CPU整體出貨量90%以上的Intel，有較快的平臺導入規劃。預計其服務器平臺Eagle Stream會開始正式采用DDR5，預計2021下半年度開始做小批量的生產。

AMD即將問世的Milan平臺仍沿用當前主流解決方案DDR4，預計下一代Genoa平臺會有導入DDR5的規格，不過該平臺量產時間約為2022年，若要正式搭載DDR5，AMD的服務器存儲器解決方案最快2023年才會問世。

在ARM陣營方面，來自法國的初創公司SiPearl剛公布了代號“Rhea”（美洲鴕鳥）的處理器產品，采用臺積電7nm工藝制造，集成多達72個CPU核心，Mesh網格式布局，支持4-6個通道的DDR5內存控制器。其發布時間定在2021年，因此對DDR5的導入也不會早于這個時間。

PC方面由于受制于BOM總成本，對新一代存儲器的規劃要到2022年才能落實，這意味著DDR5在今、明兩年都僅停留在產品開發與驗證階段。

據稱，英特爾 12 代酷睿 Alder Lake （ADL）混合架構處理器會支持DDR5，但最早也要到2021年Q3。AMD的Zen4已經規劃了對DDR5的支持，發布時間也在2021年。DDR5要全面在PC上普及，看來至少還需要2年的時間。

不過，供應鏈相關廠商都已做好了準備，如新思科技（Synopsys），瑞薩（Renesas），瀾起科技（Montage Technology），Rambus都開始推出相關產品和解決方案。

這里要特別提到瀾起科技，這是國內打入DRAM核心生態圈的唯一廠商，是全球可提供從DDR2到DDR4內存全緩沖/半緩沖完整解決方案的主要供應商之一

2019年瀾起科技已完成符合JEDEC標準的DDR5第一代RCD及DB芯片工程樣片的流片，這些工程樣片于2019年下半年送樣給瀾起科技主要客戶和合作伙伴進行測試評估，瀾起科技計劃在2020年完成DDR5第一代內存接口及其配套芯片量產版本芯片的研發，實際量產時間取決于服務器生態的成熟度。

未來的決戰要看EUV

了解DRAM演進歷史的人都知道，工藝的競爭是永恒的旋律。

在進入20nm節點以后，三大供應商們希望通過三代工藝去制造DRAM，這就是1Xnm，1Ynm和1Znm。簡單來說，1Xnm處于16nm和19nm之間，1Ynm規定在14nm到16nm，1Znm規定在12nm到14nm。

2019年，DRAM工藝普遍進入到1Znm，接近10nm工藝節點，廠商們面臨是否選擇EUV的問題。

從當前的局面來看，風格激進的韓國雙雄（三星、SK海力士）已經將EUV的進入作為改進產品的主要手段。

據韓國科技媒體ETNews報道，三星電子全新半導體工廠“平澤2號”（P2）已于今年8月開始運營，這座當前世界上最大的半導體工廠（128900平方米，占地面積相當于18個足球場）將生產全球首個基于EUV的移動DRAM產品。

2020年3月，三星成功開發了基于EUV光刻技術的第四代10納米級（1a）DRAM。三星還計劃在2020年下半年引入EUV光刻設備，量產第四代10納米級（1a）16Gb LPDDR5 DRAM。

三星估計，使用EUV工藝生產DDR5內存，其12英寸D1a晶圓的生產效率會比舊有的D1x工藝的生產力提升一倍。

SK海力士將在其下一代DRAM的生產基地M16芯片廠批量生產EUV DRAM，目前已經在園區內安裝了兩臺EUV光刻機。一旦M16工廠的建設按計劃在今年年底完成，SK海力士將開始在M16工廠建造與EUV光刻相關的必要設施和設備。據了解，SK海力士準備將EUV導入1anm級DRAM的量產中。

相比之下，美光顯得比較謹慎。不過，由于同行的激進作風，美光也在評估EUV的導入時間節點。

隨著制程工藝的提升，節點的進一步微縮，EUV的性能和成本正在不斷優化，DRAM將迎來EUV時代只是早晚的問題。

不過光刻機廠商ASML估計，在DRAM芯片制造方面，每月每啟動100，000個晶圓制造項目，一層就需要1.5到2個EUV系統，因此，DRAM制造商需要考慮根據容量和產能來規劃相關設備。

以EUV的引入來實現技術上的領先，對存儲器廠商來說也是無可厚非?？紤]到DRAM產品的同質性，通過引入更高制程來獲得性能差異，從而獲得市占率，是一條已經驗證過無數次的絕招。只是這樣將促使行業競爭更趨白熱化，后進者如中國國內的DRAM廠商，如果要有所突破，勢必面臨更大的壓力。
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