大模型訓(xùn)練與推理需求的爆發(fā),點(diǎn)燃了AI數(shù)據(jù)中心的建設(shè)熱潮。AI服務(wù)器的需求增長(zhǎng)不僅掀起了GPU/ASIC算力芯片、光模塊等組件的迭代狂潮,同時(shí)也推動(dòng)了對(duì)更大容量、更高帶寬系統(tǒng)主內(nèi)存的需求。在此背景下,高速內(nèi)存接口芯片正迅速成為芯片產(chǎn)業(yè)的關(guān)注熱點(diǎn)。
何為內(nèi)存接口芯片?
內(nèi)存接口芯片是內(nèi)存模組(俗稱內(nèi)存條)的核心器件,作為CPU存取內(nèi)存數(shù)據(jù)的必由通路,其主要作用是提升內(nèi)存數(shù)據(jù)訪問(wèn)的速度及穩(wěn)定性,以匹配CPU日益提高的運(yùn)行速度及性能。內(nèi)存接口芯片需與各種內(nèi)存顆粒及內(nèi)存模組進(jìn)行配套,并通過(guò)CPU廠商和內(nèi)存廠商對(duì)其功能和性能(如穩(wěn)定性、運(yùn)行速度和功耗等)的嚴(yán)格認(rèn)證,才能進(jìn)入大規(guī)模商用階段。
內(nèi)存接口芯片包括寄存時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器(RCD)、數(shù)據(jù)緩沖器(DB)、多路復(fù)用寄存時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器(MRCD)、多路復(fù)用數(shù)據(jù)緩沖器(MDB),以及時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)芯片(CKD)等。通常,RCD/MRCD芯片用于緩沖來(lái)自內(nèi)存控制器的地址、命令及控制信號(hào),而DB/MDB芯片則緩沖來(lái)自內(nèi)存控制器或內(nèi)存顆粒(DRAM)的數(shù)據(jù)信號(hào)。(M)RCD與(M)DB組成套片,可實(shí)現(xiàn)對(duì)地址、命令、控制信號(hào)以及數(shù)據(jù)信號(hào)的全面緩沖。
內(nèi)存接口芯片主要應(yīng)用于服務(wù)器端不同類型的內(nèi)存模組,部分內(nèi)存接口芯片也應(yīng)用于PC端。所以,內(nèi)存接口芯片市場(chǎng)規(guī)模與服務(wù)器及PC的出貨量、單臺(tái)配置的內(nèi)存模組種類及數(shù)量密切相關(guān)。
其中,服務(wù)器端內(nèi)存模組主要包括:
RDIMM(寄存式雙列直插內(nèi)存模組),僅采用了寄存時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器RCD芯片;
LRDIMM(減載雙列直插內(nèi)存模組),采用了RCD和DB套片;
MRDIMM/MCRDIMM(多路復(fù)用雙列直插式內(nèi)存模組),采用了MRCD和MDB套片,滿足高性能服務(wù)器對(duì)高速、大容量的內(nèi)存系統(tǒng)的需求。

圖:內(nèi)存互連芯片在服務(wù)器不同類型的內(nèi)存模組中的應(yīng)用及配比數(shù)量,來(lái)源:弗若斯特沙利文
在DDR4世代,RDIMM內(nèi)存條配置一顆寄存時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器RCD,LRDIMM內(nèi)存條采用“1+9”架構(gòu),即配置1顆寄存時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器RCD和9顆數(shù)據(jù)緩沖器DB;在DDR5世代,LRDIMM內(nèi)存條采用“1+10”架構(gòu),即配置1顆寄存時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器RCD以及10顆數(shù)據(jù)緩沖器DB,相較DDR4世代新增1顆DB芯片。MRDIMM內(nèi)存條采用類似LRDIMM的“1+10”架構(gòu),配置1顆寄存時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器MRCD以及10顆數(shù)據(jù)緩沖器MDB。
在PC端,隨著DDR5傳輸速率持續(xù)提升,到DDR5中期,原本無(wú)需信號(hào)緩沖的內(nèi)存模組UDIMM、SODIMM(主要用于臺(tái)式機(jī)和筆記本電腦),將需要配備一顆時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)芯片CKD,對(duì)內(nèi)存模組的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行緩沖和重新驅(qū)動(dòng),從而提高時(shí)鐘信號(hào)的完整性和可靠性。全球微電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織JEDEC已制定了CUDIMM和CSODIMM 內(nèi)存模組相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),包括CKD芯片標(biāo)準(zhǔn),將應(yīng)用于支持6400MT/s 及以上內(nèi)存速率的臺(tái)式機(jī)和筆記本電腦。

圖:內(nèi)存互連芯片在PC端不同類型的內(nèi)存模組中的應(yīng)用及配比數(shù)量,來(lái)源:弗若斯特沙利
內(nèi)存模組出貨量CAGR10.8%,
MRDIMM提升價(jià)值量
上文提到,內(nèi)存接口芯片市場(chǎng)規(guī)模與服務(wù)器及PC的出貨量、單臺(tái)配置的內(nèi)存模組種類及數(shù)量密切相關(guān)。據(jù)弗若斯特沙利文預(yù)測(cè),到2030年,全球內(nèi)存模組需求量預(yù)計(jì)將攀升至3.07億根,2025年至2030年期間的復(fù)合年增長(zhǎng)率(CAGR)約為10.8%。從市場(chǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)看,服務(wù)器內(nèi)存模組正加速向DDR5迭代,DDR5自2021年開始進(jìn)入下游應(yīng)用,至2024年滲透率已突破50%,預(yù)計(jì)2025年將進(jìn)一步提升至85%以上。同時(shí),DDR6內(nèi)存模組也有望在2029年左右實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。

圖:全球服務(wù)器內(nèi)存模組出貨量,
資料來(lái)源:弗若斯特沙利文
具體到DDR5內(nèi)存模組的結(jié)構(gòu)來(lái)看,目前服務(wù)器使用的主流存儲(chǔ)器類型為DDR5 RDIMM、LRDIMM。但隨著高性能計(jì)算、AI產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,內(nèi)存帶寬需求急劇增長(zhǎng),新架構(gòu)MRDIMM應(yīng)運(yùn)而生,可為AI及高性能計(jì)算提供更高帶寬、更低延遲和更大容量的解決方案。

MRDIMM是多路復(fù)用列DIMM,內(nèi)存支持兩個(gè)內(nèi)存序列,結(jié)合多路復(fù)用緩沖器以及內(nèi)存控制器,可在單個(gè)通道上組合和傳輸多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào),兩個(gè)內(nèi)存序列合計(jì)可傳輸128bytes數(shù)據(jù),無(wú)需物理連接,實(shí)現(xiàn)更高傳輸速率。根據(jù)規(guī)劃,第一代MRDIMM最高支持8800MT/s速率,第二代MRDIMM最高支持12800MT/s速率,第三代預(yù)計(jì)最高支持14000MT/s速率。
根據(jù)弗若斯特沙利文預(yù)測(cè)數(shù)據(jù),MRDIMM內(nèi)存模組采用的MRCD/MDB套件的全球市場(chǎng)規(guī)模將從2025年的0.371億美元增至2030年的25.47億美元,5年增長(zhǎng)68.6倍。MRCD/MDB套件將是未來(lái)內(nèi)存互連芯片最大的市場(chǎng)增量。

圖:全球內(nèi)存互連芯片市場(chǎng)規(guī)模,
來(lái)源:弗若斯特沙利文
與此同時(shí),當(dāng)DDR5數(shù)據(jù)速率達(dá)到6400MT/s 及以上時(shí),臺(tái)式機(jī)及筆記本電腦所使用的內(nèi)存模組,需配備一顆專用的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器CKD,其核心功能是對(duì)來(lái)自 CPU 的高速內(nèi)存時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行緩沖處理后,輸出到內(nèi)存模組(如CUDIMM、CSODIMM)上的多個(gè)內(nèi)存顆粒,以確保高頻率下的時(shí)序一致性。根據(jù)弗若斯特沙利文預(yù)測(cè)數(shù)據(jù),盡管PC端內(nèi)存模組的CKD芯片的全球市場(chǎng)規(guī)模較小,但同樣增速驚人,將從2025年的0.238億美元,增至2030年的2.38億美元,5年增長(zhǎng)10倍。
另外,由于DDR5內(nèi)存條需要配置1顆SPD串行檢測(cè)芯片、2顆TS溫度傳感器、 以及1顆PMIC電源管理芯片,所以隨著DDR5滲透率的提升,內(nèi)存接口的配套芯片也迎來(lái)穩(wěn)步增長(zhǎng)。
整體來(lái)看,預(yù)計(jì)內(nèi)存互連芯片市場(chǎng)規(guī)模未來(lái)將從2025年的15.79億美元增長(zhǎng)至2030年的50.05億美元,年均復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)25.9%。
核心供應(yīng)廠商僅3家,助推火爆行情
內(nèi)存接口芯片屬于高速、非線性模擬及數(shù)模混合電路,研發(fā)復(fù)雜度高,要求工程師具備深厚的技術(shù)積淀和長(zhǎng)期的知識(shí)產(chǎn)權(quán)積累。隨著DDR代際不斷升級(jí),數(shù)據(jù)速率從DDR2的數(shù)百M(fèi)T/s發(fā)展到DDR5第五子代的8000MT/s,內(nèi)存接口芯片在信號(hào)完整性、時(shí)序控制等方面的技術(shù)要求呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng),技術(shù)儲(chǔ)備不足的廠商逐漸被市場(chǎng)淘汰。

早在DDR2世代,全球內(nèi)存接口芯片市場(chǎng)呈現(xiàn)多元化格局,市場(chǎng)參與者包括德州儀器(TI)、英特爾、西門子、Inphi、瀾起科技、IDT等十余家公司。進(jìn)入DDR3時(shí)代,內(nèi)存速率進(jìn)一步提升至1866MT/s,最低可支持電壓降低至1.25V,推動(dòng)接口芯片在信號(hào)調(diào)理、命令分發(fā)等方面的技術(shù)演進(jìn),也為后續(xù)DDR4的標(biāo)準(zhǔn)化奠定了基礎(chǔ)。
2016年起,DDR4技術(shù)逐漸成熟并成為市場(chǎng)主流。為滿足更高的傳輸速率和更大的容量需求,JEDEC不斷完善DDR4內(nèi)存接口芯片規(guī)范,引入更高的信號(hào)完整性設(shè)計(jì)、更低的工作電壓(最低1.2V)以及更高的運(yùn)行速率(最高3200MT/s)。隨著技術(shù)門檻的提升,市場(chǎng)集中度顯著提高,主要供應(yīng)商縮減為瀾起科技、IDT和Rambus三家。
進(jìn)入DDR5時(shí)代,內(nèi)存接口芯片迎來(lái)新一輪技術(shù)飛躍。DDR5在傳輸速率、容量密度等方面均實(shí)現(xiàn)大幅提升,最低工作電壓降至1.1V,最新一代產(chǎn)品支持高達(dá)8000MT/s的速率,JEDEC預(yù)計(jì)最后一個(gè)子代RDIMM將突破9200MT/s。DDR5的性能優(yōu)勢(shì)顯著提升了云服務(wù)商、AI數(shù)據(jù)中心等下游客戶的采購(gòu)意愿,推動(dòng)DDR5在服務(wù)器市場(chǎng)的快速滲透,并逐步取代DDR4成為主流內(nèi)存技術(shù)。
與此同時(shí),由于內(nèi)存接口芯片的技術(shù)壁壘持續(xù)提升,全球主要供應(yīng)商進(jìn)一步收縮。根據(jù)2024年市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),瀾起科技、瑞薩電子(收購(gòu)IDT)和Rambus三家主力廠商合計(jì)占據(jù)全球內(nèi)存接口芯片市場(chǎng)的93.4%份額,其中本土廠商瀾起科技以36.8%的市場(chǎng)占有率位居第一。
值得注意的是,內(nèi)存接口芯片不僅需要滿足JEDEC的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),還必須通過(guò)主流CPU廠商(如Intel、AMD)、內(nèi)存顆粒廠商(如三星、SK海力士、美光)以及服務(wù)器OEM廠商的嚴(yán)格認(rèn)證流程,才能進(jìn)入其合格供應(yīng)商清單。這一過(guò)程涉及大量兼容性測(cè)試、信號(hào)驗(yàn)證和系統(tǒng)適配,周期長(zhǎng)、門檻高,構(gòu)成了極強(qiáng)的生態(tài)壁壘。這也進(jìn)一步強(qiáng)化了頭部廠商的市場(chǎng)地位,使得新進(jìn)入者面臨極大的挑戰(zhàn)。
良好的供給生態(tài)助推了內(nèi)存接口芯片的火爆行情。在DDR5技術(shù)迭代加速、AI服務(wù)器需求激增的背景下,由少數(shù)頂尖廠商主導(dǎo)的、高度協(xié)同且穩(wěn)定的供應(yīng)鏈體系,不僅高效滿足了市場(chǎng)對(duì)高性能內(nèi)存接口芯片的迫切需求,其本身固有的高技術(shù)壁壘和嚴(yán)苛認(rèn)證門檻,也確保了行業(yè)頭部企業(yè)能夠充分享受量?jī)r(jià)齊升的市場(chǎng)紅利,推動(dòng)行業(yè)景氣度不斷上行。
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