DRAM的下一步计划是什么?

DRAM行业一直是具有挑战性的。多年来,DRAM供应商经历了一个繁荣与萧条的循环次数竞争格局。但是现在,这个行业面临着一个多云的,如果没有一个不确定的未来。

例如,在一个方面动态随机存取记忆体供应商面临衰退之际,2016年的产能过剩和产品价格下降。

尽管业务挑战,微米,三星和SK海力士仍然全速前进移动缩放比赛,希望能打破20 nm屏障今年或明年。然而,DRAM比例已接近尾声,随着技术预计将失去动力的1 xnm节点政权。

还有其他的挑战DRAM制造商和他们的客户。一段时间,今日无法跟上当今系统的带宽需求,促使替代技术的必要性。为此,该行业发展的一系列解决方案,如3 d后发展出和各种新一代内存类型。

这个问题?原始设备制造商必须继续使用平面DRAM在可预见的未来,并有充分的理由。今天,仍然没有替代技术,可以精确匹配速度,密度和平面后发展出的成本。

“有几种技术的候选人,但没有一个是在点的现在,你可以真的说,他们将被替代,”查尔斯·Slayman说工程技术主管在网络设备巨头思科系统。

同样适用于快闪记忆体,也继续。“闪电和DRAM将逗留很长一段时间,“Slayman说。“DRAM不是静止的。它继续取得进展,但不是在极快的速度过去。会有一些收益流程节点收缩,尽管那些越来越困难。”

在任何情况下,厂商可以走几个路径获得内存部分。帮助oem,半导体工程采取了看以下technologies-planar DRAM内存的状态;3 d或DRAM堆放;和下一代内存类型。

平面DRAM
在一个系统中,传统的内存层次结构很简单。SRAM的处理器集成到缓存。DRAM用于主内存。和磁盘驱动器和固态存储驱动器用于存储。

每个系统类型都有不同的DRAM的要求。手机oem厂商,例如,想要快速、低功耗和便宜的后发展出。“网络看起来更以得到一个低延迟、“Slayman说。“Cost-per-bit和大小的内存更重要在服务器空间。”

大的DRAM市场曾经是电脑。但是随着PC业务继续萎缩,后发需求转向手机和服务器。

但理由是手机和服务器市场放缓,DRAM行业预计将在2016年达到400亿美元,较2015年下降10%,迈克·霍华德说,市场研究公司IHS分析师。

DRAM市场今年可能会下降多达20%,很少或根本没有好转的迹象出现在地平线上,霍华德说。“目前还不清楚如果或当反弹就会发生,”他说。

资本支出的DRAM市场今年预计将下降20%到30%,根据其他分析师。“DRAM投资会降低记忆的价格继续走软,“Takuji恩,称公司战略和市场营销的高级经理KLA-Tencor。

除了业务问题,有四个主要技术挑战DRAM-power消费、带宽、延迟和扩展。DRAM本身是基于有关晶体管,一个电容(1 t1c)细胞结构。细胞排列在一个矩形,网状图案。

简而言之,一个电压的晶体管DRAM单元。这反过来指控存储电容器。每一位的数据被存储在电容器中。

随着时间的推移,电容器中的电荷泄漏或放电时,晶体管关闭。因此,必须刷新数据存储在电容器每64毫秒,从而导致系统不必要的能耗。

还有其他问题。在一个移动设备,内存带宽需求增加了16倍从2009年到2014年,据手臂。然而,延迟或推迟发射的数据处理器DRAM,保持相对不变。

一个关键的延迟度量叫做曾经。处理器可以运行速度越来越快,“思科Slayman说。“但如果你看看委员会在过去二十年中,DRAM只有加快2 x的一个因素。DRAM不是更快,但带宽(需求)继续增长。”

为了解决这一问题,这个行业几年前开发出一种内存接口技术称为double-data-rate (DDR)。DDR技术传输数据每个时钟周期的两倍。

个人电脑和服务器的产业转型的DDR3 DDR4 DRAM的标准。DDR4达利克有一个数据率25.8 gb / s, DDR3 DRAM的两倍。在移动领域,oem厂商正从LPDDR3 LPDDR4达利克。LPDDR DRAMs是DRAM的低功耗版本。LPDDR4还有一个数据率25.8 gb / s。

今天,DDR4 / LPDDR4 DRAMs是扩大市场,但这项技术可能不够快。事实上,一些oem厂商想要更快的内存更多的带宽。

然后呢?现在,在一些角落,行业观察technology-DDR5和LPDDR5下一代接口。“有必要替代DDR4,“Slayman说。“服务器和路由器需要大量的内存。这些可能需要类似DDR5-type密度最高的解决方案。”

的规格和时机DDR5 / LPDDR5尚不清楚。还有一个可能的机会,DDR5 / LPDDR5可能永远不会发生。事实上,DDR4 / LPDDR4,甚至DDR5 / LPDDR5,可能这条路的尽头平面DRAM,并有充分的理性DRAM很快就会停止扩展。

今天,三星是增加世界上最先进的DRAM-a 20纳米线部分。微米和SK海力士也在20 nm后发展出。

展望未来,供应商希望规模DRAM的两个或三个代1 xnm政权,也被称为1 xnm 1 ynm和1 znm。“1 xnm 16到19 nm之间有什么,“Er-Xuan萍说,董事总经理的内存和材料在硅系统组应用材料。“1 ynm被定义为14到16 nm。1 znm被定义为12至14 nm。”

扩展1 znm DRAM是可能的,但除此之外是不可能的。“从20 nm过渡到1 xnm在DRAM将包括几个过程和集成挑战,”杨说,全球产品小组的首席技术官林的研究。

经济学在方程中也扮演了重要的角色。“有一个或两代人离开,但长时间每次从一步一步,”IHS”霍华德说。“如下DRAM下来20海里,到15 nm范围,它开始提出一些有趣的经济问题。例如,当它停止萎缩细胞经济意义?我们真的跑到多远的物理限制,我们可以扩展和维护任何信号完整性。”

所以将DRAM规模多远?TechInsights Jeongdong崔承哲,高级技术研究员,说:“一个按比例缩小的一代可能如18海里。15海里将是一个具有挑战性的节点。”

总之,DRAM将失去动力,在未来十年的某个时候将停止扩展。“十年后,人们不会为未来投资DRAM萎缩,”应用的平说。然后,在这一点上,DRAM制造商将继续生产后发展出,但他们可能会遗留部分根据上面1 xnm和几何图形,他说。

3 d DRAM
考虑到不确定性与平面DRAM,原始设备制造商也在考虑其他的选择,即堆内存或3 d后发展出。3 d DRAM内存堆栈在彼此之上,连接使用在矽通过(tsv)。快速3 d DRAM提供带宽,但零件是有点贵。

有几种类型的3 d后发展出。三星,是销售DDR4-based DRAM堆栈。堆栈连接使用tsv和模块的形式出售。

微米,另一家公司是航运3 d DRAM称为混合记忆多维数据集(HMC)。然后,还有一个3 d DRAM技术称为高带宽内存(HBM)。第一个版本,被称为HBM1,目的是为高端和便携式系统。下一代HBM称为HBM2,最初是针对高端系统。

三星最近推出了世界上第一个基于HBM2设备。256 - gb / s的带宽、三星的4 gb的装置由四个8-gigabit死亡。死亡堆积和连接使用超过5000 tsv。

“通过大规模生产下一代HBM2 DRAM,我们可以贡献更多的迅速采用新一代(高性能系统),“Sewon春说,在三星内存市场营销的高级副总裁。
HMC和HBM都是有前途的,但每种技术并不完全是直接替代平面DRAM。“你不能直接替代平面DRAM HBM和HMC没有重新建构你的CPU设计,“思科Slayman说。

“HMC串行通道。现在,你要设计你的处理器系列(技术),”Slayman说。“这可能比DRAM DIMM带宽,但是它有更多延迟。”

然而,HMC有一些优势。“任何处理器供应商或系统公司,可以买HMC从微米和把它在黑板上。然后,他们可以购买处理器和把它放在PCB。所以你把整体和cpu在黑板上。这是我们今天遵循相同的模式,”他说。

相比之下,HBM还提供了高带宽,但供应链更加复杂。例如,AMD最近推出了基于2.5 d的图形芯片技术和HBM。使这个产品,SK海力士提供HBM内存。联华电子是做前端TSV工作,而ASE提供后端组装服务。

”(HBM)开着不同的商业模式,”Slayman说。“这是一种解决方案,您需要集成处理器一起DRAM在相同的包中。HBM的问题是真正的供应商是谁?是DRAM公司提供HBM栈?还是处理器的公司这HBM融入他们的处理器包吗?得到处理器设计公司参与到更多的包,比他们用于组装和测试过程。但是,如果这一切发生的时候,有明显的技术优势HBM解决方案。”

新一代的记忆
与此同时,大量的延迟后,新一波的下一代非易失性的记忆都在这里。两种技术都被视为潜在的DRAM replacements-spin-transfer扭矩磁阻的内存(STT-MRAM)和ReRAM。

”(STT-MRAM)快速和持久的,但它有很长的路要走,”Slayman说。

然后,有3 d XPoint ReRAM-like设备从英特尔和微米。“可能,这可能是一个替代flash,但是我们不了解它,”他说。

的两种技术,STT-MRAM是最有希望取代DRAM一天。3 d XPoint可以做一些但不是全部DRAM函数,根据分析师。“从物理学的角度来看,STT-MRAM DRAM的功能,因为它的耐力。但密度和成本水平(DRAM),“应用平说。“这需要时间。我相信,STT-MRAM最终会与DRAM竞争。”

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