作者:九林

 

辉煌总会谢幕,DDR3也不例外。

 

当三星发出通知将在两年内停产DDR3,最后接单时间截止到2022年末时,DDR3似乎就宣告终局;而三星之后,SK海力士也开始计划停产DDR3内存。全世界第一大、第二大内存厂商相继停产,DDR3正准备谢幕。

 

DDR3历经15年

 

曾经DDR3的出现,可谓是千呼万唤始出来。

 

在2006年左右,随着高端处理器的陆续上市,DDR2 667内存已经不能满足高端处理器对内存带宽的需求,DDR2 800准备替代DDR2 667成为主流。按照JEDEC制定的DDR2标准来说,800MHz已经是DDR2家族中最高的频率,而800MHz的最高频率也成为DDR2的设计瓶颈。

 

当时英特尔已经指出了DDR2 800面临的挑战。第一,DDR2已经跟不上处理器发展的趋势,核心频率超过200MHz的DDR2产品生产难度加大、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,保证信号的完整性方面,DDR2星型拓扑结构很难做到。第三,由于接口逻辑功耗与速度成正比等问题存在,需要降低核心电压来抵消功耗的提高,但这样又势必影响内存的稳定性。

 

这些都使得DDR3的呼声高涨。2007年6月26日,JEDEC协会终于完成了DDR3内存规范。

 

相比上一代DDR2,DDR3在许多方面作了新的规范。核心电压降低到1.5V,预取从4-bit变成了8-bit,这也是DDR3提升带宽的关键。同样的核心频率DDR3能够提供两倍于DDR2的带宽,此外DDR3还新增了CWD、Reset、ZQ、STR、RASR等技术。

 

在DDR3标准推出后,英特尔在当年就推出支持DDR3的主机板IntelP35。除了当年就推出支持的相关主板,英特尔推出的支持DDR3内存的芯片组数量为各家之最,种类覆盖高、中、低端。英特尔对DDR3的大力支持让DDR3走上了历史舞台。

 

之后英伟达、AMD也都相继推出支持DDR3的芯片组,例如英伟达在nForce系列支持DDR3内存的芯片组、AMD推出的PROA系列APU同样支持DDR3。

 

从应用形式看,DDR3主要是与主控芯片(如MCU、MPU、Soc)配套使用,满足主控芯片的存储需求。TI、高通、瑞萨、Mobileye、安霸、NXP的主控芯片中都有配置DDR3。

 

从制程上看,三星、SK海力士、美光DDR3制程停留在2015、2016年的20nm;台系厂商中,南亚将DDR3迭代至20nm、华邦DDR3制程已推进至25nm;而国内北京君正和东芯股份采用力晶25nm制程,兆易创新则使用17nm制程,制程更先进,成本更低。由此可见在DDR3领域,兆易DDR3产品制程最为先进。

 

在推出后的3年时间中,DDR3的市场规模就已经超过了DDR2;在2014年,DDR3达到了历史上最大的市场规模有394亿美金。

 

 

现在,DDR3早已作为利基产品,应用于液晶电视、数字机顶盒、播放机等消费型电子与网络通讯等领域。

 

因为WiFi路由器、家电等这类产品在短时间内没有升级需求,目前大量的低容量、低端消费电子是DDR3应用的第一大领域;除此之外,工业和汽车领域也对DDR3具有稳定的需求。

 

大陆厂商方面,兆易创新17nm DDR3目前处于小批量测试阶段,预计今年量产;东芯股份的DDR3覆盖1G、2G、4G,共计10款产品,其料号数量分别为3、3、4;北京君正2021年的主要营收来源为DDR3。

 

DDR4与DDR3的对战

 

三星向来是内存厂商的优等生,在DDR4的布局上也不例外。2011年1月,三星电子宣布完成DDR4 DRAM模块的制造和测试,采用30nm级工艺,数据传输率为2133MT/s,运作电压在1.2V,这也是史上第一条DDR4内存。

 

随着时间的发展,2012年JEDEC终于推出了DDR4标准。

 

DDR4的推出同样是由于DDR3已经达到了其性能和带宽的上限。DDR4的性能更高、DIMM容量更大、数据完整性更强且能耗更低。

 

DDR3和DDR4的峰值带宽

 

DDR4每引脚速度超过2Gbps且功耗低于DDR3L(DDR3低电压),能够在提升性能和带宽50%的同时降低总体计算环境的能耗。这代表着对以前内存技术的重大改进,并且能源节省高达40%。

 

到了2014年,DDR4内存才首次得到应用。英特尔同样率先推出了首款支持DDR4内存的英特尔旗舰级x99平台,但当时DDR4在性能和价格上与高频率DDR3相比,并没有什么优势;直到后来,英特尔发布Skylake处理器和100系列主板使得DDR4真正走向大众。

 

现在,DDR4凭借其良好的性能和功耗,广泛活跃于内存市场。

 


历代的DDR引脚数和键槽位置不同

 

从外观讲,DDR4不兼容DDR3主板,反之亦然。卡槽位置有变化,避免意外插入错误类型的内存。每个模组包含288个针脚,而不是240个。为了增强强度和电气接触,PCB底部形状存在轻微弧度。

 

在DDR4的冲击下,2020年DDR3市场已经逐渐萎缩,缩小到129亿美金,市场规模年复合增长率为-20%。

 

对于DDR4,目前存储市场的主流产品是容量8GB+的DDR4/DDR5。

 

国内厂商方面,长鑫于2019年9月发布自主研发的8Gb DDR4芯片正式量产,采用19纳米工艺打造,2020年长鑫存储的DDR4入市;江波龙电子旗下存储品牌FORESEE发布了自产的DDR4内存芯片,该内存基于当前最先进的1α nm制程工艺。

 

DDR5已经成为主流

 

从历代DDR的发展来看,每一代内存的更换时间都十分漫长。

 

一方面是价格的原因。例如在2007年时,主流DDR2内存价格平均在310元左右,而1GB DDR3-1333内存价格则在1600左右,两者之间相差了5倍之多,巨大的价格差距常常使消费级玩家望而却步。

 

另一方面是平台配套的原因。即使JEDEC推出了新一代DDR标准,也需要内存厂商开始制造相关DDR内存,再匹配到能够支持相关DDR的处理器,这之间的时间消耗很大,加上处理器厂商考虑价格问题可能延迟匹配时间。

 

正是因为这两个原因,DDR2过渡至DDR3花了接近4~5年时间,DDR3至DDR4也快用了2~3年时间,出货量才渐渐超越上代。但DDR5的发展速度极快。

 

Yole Developpement报告指出,DDR5可能会是PC内存模组史上,最快完成普及的规格,DDR5超越DDR4可能仅需一年时间。

 

从平台配套来看,2022是DDR5开始量产的一年,无论是笔记本还是台式,很多标杆级主板都只支持最新的DDR5。

 

今年的消费级市场,AMD年初发布的锐龙6000笔记本已经全面支持DDR5内存了,今年底的5nm Zen4处理器也会给桌面平台带来DDR5内存支持。

 

英特尔方面,去年12代酷睿首发支持DDR5,今年底的13代酷睿Raptor Lake虽然也会同时兼容DDR4/5内存,但英特尔鼓励厂商重点支持DDR5内存。

 

按照这样的趋势下去,今年底的时候DDR5内存应该在高端市场获得认可。

 

除去厂商的支持配套,在今年6月,DDR5的价格迎来了“大跳水”。16GB双通道DDR5套装的价格从2月前的500~1000美元暴跌到120~130美元;Trident Z5 DDR5-6000 CL36内存套件在1月初的时候,价格是4000美元,五个月后,价格已经暴跌到800美元。

 

以三星的16GB笔记本内存条为例,DDR4 3200 8GB的价格是209元左右,DDR5 4800 16GB单条价格为549元,与DDR4 8GB两条套组价格不相上下。

 

从实际的DDR4与DDR5的性能比对来看,DDR5有较为明显的性能提升。Anand Tech使用12代酷睿入门级型号i3-12300,详细对比了DDR5、DDR4的性能。测试用的频率、时序分别是DDR5-4800 CL、DDR4-3200 CL22,都是JEDEC标准规范参数,也是目前最主流的规格。

 

在35个不同项目,绝大部分测试中DDR5、DDR4差距很小,都不超过5%,很多甚至毫无不同。但也有一些例外,尤其是WinRAR。因为高度依赖内存带宽,DDR5领先了多达21.7%。另外,DDR5在AppTimer测试中领先接近9%,CineBench R23、GeekBench 5两个多线程测试中分别领先8.3%、13.0%。

 

综合价格、平台、性能等因素,DDR5在今年迎来了新生。

 

目前市场上具备DDR5量产能力的仅为三星、海力士、美光。国内存储龙头合肥长鑫存储计划于2022Q1进行DDR5的试量产。澜起科技计划在今年完成DDR5第一代内存接口及其配套芯片量产版本芯片的研发。

 

DDR6的传闻

 

在DDR5内存刚迎来新局面后,DDR6已经开始蠢蠢欲动。

 

三星又已经率先开始了下一代DDR6内存的早期开发,并预计在2024年之前完成设计,2025年之后才会有商业化的可能。SK海力士也预计DDR6会在5-6年内发展起来。

 

在DDR6标准方面,三星表示,DDR6标准的开发已经开始,并将得到JEDEC的协助。据称,规格方面DDR6内存将是现有DDR5内存的两倍,传输速度高达12800Mbps(JEDEC)和超频速度超过17000Mbps范围。

 

DDR家族的演进已经从DDR、DDR2、DDR3、DDR4、DDR5、一直到DDR6。电脑配件不断的重复升级换代规律,当主流产品服役一定的周期后,下一代产品必然将扮演着未来接班人的角色。每一次迭代,基本都能实现芯片性能翻倍,当新一代性能更好的DDR出现时,老一代DDR会逐渐被替代。

 

尽管两大厂商都已经宣布将停产DDR3,但市场中真正的不再使用或许还需要几年。时间的年轮下,DDR3的时代终将会过去。