存儲(chǔ)巨頭縮減生產(chǎn)比重，DDR4或?qū)⑼顺鰵v史舞臺(tái)

作者：鵬程

作為電腦系統(tǒng)的重要硬件，內(nèi)存是計(jì)算機(jī)中用于暫時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和指令的部件，它直接與CPU相連，是CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的橋梁。內(nèi)存的速度和容量對(duì)計(jì)算機(jī)的整體性能有著直接的影響。

作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中至關(guān)重要的組成部分，內(nèi)存承擔(dān)著數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與快速讀取的重任。從最早的DRAM到如今的DDR4乃至即將面世的DDR5，內(nèi)存技術(shù)不斷演進(jìn)，每一次的技術(shù)革新都伴隨著性能的提升和應(yīng)用范圍的拓寬。

DDR（Double Data Rate）內(nèi)存自2000年面世以來，就以其雙倍數(shù)據(jù)傳輸率優(yōu)勢(shì)成為主流。在技術(shù)迭代的歷史長(zhǎng)河中，DDR內(nèi)存技術(shù)憑借其高效的數(shù)據(jù)傳輸率和良好的性能贏得了廣泛的應(yīng)用。

根據(jù)最近的一項(xiàng)調(diào)查顯示，盡管DDR5內(nèi)存技術(shù)層出不窮，DDR4內(nèi)存依然占據(jù)主流地位。在國(guó)外的一項(xiàng)投票調(diào)查中，結(jié)果顯示，使用DDR4的用戶高達(dá)58.2%，而使用DDR5的僅占32.5%。這一結(jié)果反映了DDR內(nèi)存市場(chǎng)的現(xiàn)狀：當(dāng)下 DDR4 仍是主流，DDR5 的市場(chǎng)普及率并沒有我們想象中的那么高，還有進(jìn)步空間。不過最近，SK海力士正計(jì)劃逐步降低DDR4的生產(chǎn)比重。主流存儲(chǔ)廠商似乎正在逐漸放棄DDR4技術(shù)和產(chǎn)品線，轉(zhuǎn)向更先進(jìn)、利潤(rùn)更高的DDR5。DDR4或?qū)⑼顺鰵v史舞臺(tái)。

?01、從DDR1到DDR6

DDR內(nèi)存全稱是DDR SDRAM(Double Data Rate SDRAM，雙倍速率SDRAM)。DDR SDRAM最早是由三星公司于1996年提出，由日本電氣、三菱、富士通、東芝、日立、德州儀器、三星及現(xiàn)代等八家公司協(xié)議訂立的內(nèi)存規(guī)格，并得到了AMD、VIA與SiS等主要芯片組廠商的支持。

在21世紀(jì)初，隨著個(gè)人電腦性能的不斷提升，對(duì)于內(nèi)存帶寬的需求也在不斷提高。原先的SDRAM（Synchronous Dynamic Random Access Memory）已經(jīng)無法滿足新的性能需求，因此需要一種新的內(nèi)存技術(shù)來突破帶寬瓶頸。在此背景下，DDR1應(yīng)運(yùn)而生，它通過改變數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?，?shí)現(xiàn)了內(nèi)存性能的飛躍。

DDR1采用了雙倍數(shù)據(jù)速率的技術(shù)，相較于SDRAM，在相同的時(shí)鐘頻率下，理論上可以達(dá)到雙倍的數(shù)據(jù)傳輸速率。此外，DDR1還引入了多Bank結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、增加了預(yù)取數(shù)據(jù)的位寬，以及優(yōu)化了芯片的接口電路，這些設(shè)計(jì)顯著提高了內(nèi)存的數(shù)據(jù)吞吐能力。

DDR2是DDR技術(shù)的第二代版本，于2003年推出。DDR2技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵創(chuàng)新是引入了新的電壓規(guī)范1.8V，相較于DDR1的2.5V，這一變化顯著降低了內(nèi)存模塊的功耗。降低電壓不僅有助于減少發(fā)熱量，還提高了內(nèi)存模塊的穩(wěn)定性和可靠性。DDR2雖然同是采用了在時(shí)鐘的上升/下降沿同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕痉绞?，但DDR2內(nèi)存卻擁有兩倍以上一代DDR內(nèi)存預(yù)讀取能力（即：4bit數(shù)據(jù)讀預(yù)?。Q句話說，DDR2內(nèi)存每個(gè)時(shí)鐘能夠以4倍外部總線的速度讀/寫數(shù)據(jù)，并且能夠以內(nèi)部控制總線4倍的速度運(yùn)行。

2007年，DDR3內(nèi)存被引入市場(chǎng)，通過提升時(shí)鐘頻率并降低工作電壓至1.5v，成功實(shí)現(xiàn)了更高效的數(shù)據(jù)傳輸速率，同時(shí)顯著降低了功耗。在2009年冬季即將結(jié)束，三星正式推出當(dāng)時(shí)世界上單顆密度最大的DDR3芯片，基于50納米制造工藝，單顆容量到了4Gb。不過，從今年下半年開始，SK 海力士、三星電子逐漸停止向市場(chǎng)供應(yīng) DDR3 內(nèi)存。美光雖然仍未對(duì) DDR3 內(nèi)存實(shí)施停產(chǎn)，但也大幅縮減了供應(yīng)量。DDR3 目前已成為利基產(chǎn)品，在機(jī)頂盒、Wi-Fi 路由器、交換機(jī)、顯示器等領(lǐng)域仍有應(yīng)用。

2011年1月4日，三星電子完成第一條DDR4內(nèi)存。相比DDR3，其具有16bit預(yù)取機(jī)制（DDR3為8bit），同樣內(nèi)核頻率下理論速度是DDR3的兩倍；更可靠的傳輸規(guī)范，數(shù)據(jù)可靠性進(jìn)一步提升；工作電壓降為1.2V，更節(jié)能。DDR5內(nèi)存的標(biāo)準(zhǔn)則是2017年發(fā)布的，產(chǎn)品于2021年正式上市。

在JEDEC的DDR4規(guī)范中，單顆內(nèi)存Die最大容量只有16Gb，而到了DDR5時(shí)代，單顆Die的容量上到64Gb的高度。此外，DDR5電壓從1.2V降低到1.1V，同時(shí)每通道32/40位（ECC）、總線效率提高、增加預(yù)取的Bank Group數(shù)量以改善性能、引入ECC糾錯(cuò)機(jī)制，從而規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，提高可靠性并降低缺陷率。2023年5月18日，三星電子宣布其采用12納米級(jí)工藝技術(shù)的16Gb DDR5 DRAM已開始量產(chǎn)。

目前，DDR6內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)來了，JEDEC組織早已經(jīng)開始籌備下一代標(biāo)準(zhǔn)DDR6的制定工作，并在今年披露了相關(guān)規(guī)劃。根據(jù)目前得到的消息，DDR6內(nèi)存的頻率將會(huì)比DDR5內(nèi)存有著進(jìn)一步的提升，據(jù)悉DDR6內(nèi)存的起步頻率就將達(dá)到8800MHz，已經(jīng)超過了DDR5內(nèi)存8400MHz的標(biāo)準(zhǔn)最高頻率，而最高的頻率更是達(dá)到17.6GHz，組織還表示未來隨著技術(shù)的提升，DDR6內(nèi)存的頻率將會(huì)推進(jìn)到21Gbps，除此之外DDR6內(nèi)存的信號(hào)調(diào)制技術(shù)預(yù)計(jì)將會(huì)采用NRZ技術(shù)，從而帶來更加出色的信號(hào)質(zhì)量。

?02、DDR4逐漸落幕

消費(fèi)級(jí)領(lǐng)域首款支持DDR5內(nèi)存的是酷睿12代（2021年發(fā)布），之后Intel從酷睿12代到14代連續(xù)三代CPU都能同時(shí)支持DDR4和DDR5內(nèi)存，為用戶留下了一定的緩沖期。在這3年的新舊交替時(shí)間內(nèi)，其實(shí)DDR4內(nèi)存依然具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。但新平臺(tái)對(duì)于DDR4內(nèi)存的支持不會(huì)一直存在，遲早就會(huì)成為DDR5獨(dú)占，只是時(shí)間一直未確定。

如今DDR4退場(chǎng)的時(shí)間終于定了，就在今年。

無論是內(nèi)存生產(chǎn)企業(yè)、CPU廠商都在推動(dòng)這一趨勢(shì)。今年Intel發(fā)布的桌面處理器Arrow Lake-S，改用新的LGA1851封裝，搭配新的800系列芯片組主板。大體來看，Z890與Z790相比并沒有什么變化，只是在內(nèi)存部分僅支持DDR5。這也意味著今年之后，最新平臺(tái)將不會(huì)再支持DDR4內(nèi)存了。這一舉措將加快DDR5內(nèi)存的普及，也意味著DDR4內(nèi)存條會(huì)逐步進(jìn)入淘汰行列。

而AMD也早已宣布，銳龍7000系列處理器不在支持DDR4內(nèi)存。對(duì)于用戶來說，雖然短時(shí)間內(nèi)，裝機(jī)成本更高。但相較于2021年DDR5內(nèi)存剛剛上市的時(shí)候，相關(guān)產(chǎn)品的入門價(jià)格已經(jīng)便宜了不少，但是一方面為了提升內(nèi)存的性能，用戶會(huì)選擇頻率更高的產(chǎn)品，所以現(xiàn)在大家基本都不會(huì)再選DDR5 6000以下的產(chǎn)品了。內(nèi)存大廠也在逐漸縮減DDR4比重。

最近存儲(chǔ)器巨頭三星和SK海力士都發(fā)布了季度財(cái)報(bào)，在財(cái)報(bào)電話會(huì)議上，均強(qiáng)調(diào)了接下來會(huì)將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到高利潤(rùn)的高端產(chǎn)品上，同時(shí)可能會(huì)減少DRAM和NAND閃存的產(chǎn)量，特別是傳統(tǒng)類型的產(chǎn)品。SK海力士計(jì)劃逐步降低DDR4的生產(chǎn)比重。今年第3季度SK海力士DDR4的生產(chǎn)比重已從第2季度的40%降至30%，第4季度更計(jì)劃進(jìn)一步降至20%，并將把有限產(chǎn)能轉(zhuǎn)向人工智能用存儲(chǔ)器及先進(jìn)DRAM產(chǎn)品。而在去年，三星便已經(jīng)推動(dòng)DDR4 DRAM減產(chǎn)。

韓國(guó)三星在其華城和平澤園區(qū)內(nèi)共有 6 條 DRAM 生產(chǎn)線。其中，DDR4 等標(biāo)準(zhǔn)型產(chǎn)品主要在華城生產(chǎn)，而DDR5、LPDDR5 等高階產(chǎn)品則是主要在平澤園區(qū)產(chǎn)線生產(chǎn)。韓國(guó)市場(chǎng)分析師預(yù)測(cè)，三星預(yù)計(jì)將減少以 DDR4 為主的產(chǎn)能，同時(shí)也將把部分 DDR4 的產(chǎn)能轉(zhuǎn)移到 DDR5 和 LPDDR5 等先進(jìn)產(chǎn)品的生產(chǎn)上。盡管DDR4在市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位，但DDR5內(nèi)存的技術(shù)不斷進(jìn)步。

在最新的市場(chǎng)趨勢(shì)中，DDR5的頻率已達(dá)到了約8000MHz，預(yù)計(jì)未來能進(jìn)一步突破11000MHz的上限。這一系列提升，為專業(yè)玩家和創(chuàng)作者提供了更多可能性。尤其是在游戲、高清視頻編輯等性能要求較高的場(chǎng)景中，DDR5能重大提升系統(tǒng)性能。不過，目前DDR5的價(jià)格依然較高，使得普通消費(fèi)者在選擇時(shí)更偏向經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的DDR4。

不過，DDR5為了保證供電穩(wěn)定，要在內(nèi)存上集成供電芯片，對(duì)主板走線也有更高的要求，平臺(tái)成本比DDR4高很多，普通人能超到7000~8000就到頭了，10G要用液氮，而且延遲爆炸，到了這個(gè)頻率，內(nèi)存和CPU之間的距離就顯得太遠(yuǎn)了。要達(dá)到更高的實(shí)用頻率，要么重新設(shè)計(jì)接口，要么直接搞近存計(jì)算，把內(nèi)存集成到CPU附近。

?03、DDR4產(chǎn)能逐漸轉(zhuǎn)向中國(guó)？

最近，TrendForce發(fā)布的研報(bào)顯示，DRAM 市場(chǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，除了 PC、服務(wù)器、移動(dòng)、圖形和消費(fèi)類 DRAM 等傳統(tǒng)品類外還新增了 HBM 等產(chǎn)品組合，而且中國(guó)內(nèi)地近年來的快速產(chǎn)能擴(kuò)張預(yù)計(jì)將影響全球供應(yīng)格局。

中國(guó)的 DRAM 供應(yīng)達(dá)標(biāo)率預(yù)計(jì)將超過其他地區(qū)，主要集中在舊工藝 LPDDR4x 和 DDR4 上，這類 DRAM 將面臨更高的降價(jià)壓力。隨著國(guó)產(chǎn)顆粒的研發(fā)成功，中國(guó)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手正在崛起，而且不斷提高DDR4和LPDDR4X等傳統(tǒng)存儲(chǔ)芯片的產(chǎn)量。2020年5月14日，京東上架純國(guó)產(chǎn)DDR4內(nèi)存——光威弈系列Pro。

據(jù)了解，國(guó)內(nèi)某知名廠商已經(jīng)將其DRAM月產(chǎn)能從2020年的40,000片晶圓提高到160,000片，預(yù)計(jì)到今年年底，將進(jìn)一步提高到200,000片，預(yù)計(jì)2025年將提升至300,000片。這使得三星和SK海力士在同類產(chǎn)品上面臨較大的價(jià)格壓力，這也是促使兩大存儲(chǔ)器巨頭開始大幅度削減傳統(tǒng)存儲(chǔ)芯片的產(chǎn)量的重要原因之一。

目前市面上的支持DDR4的電子產(chǎn)品存貨仍很多。進(jìn)一步會(huì)為國(guó)產(chǎn)企業(yè)帶來需求，DDR4或?qū)?fù)刻中國(guó)再液晶面板領(lǐng)域彎道超車的舊事。