2023年5月30日,SK海力士宣布,已完成现有DRAM中最为微细化的第五代10纳米级(1b)技术研发,并将适用其技术的DDR5服务器DRAM提供于英特尔公司(Intel®)开始了“英特尔数据中心存储器认证程序(The Intel Data Center Certified memory program)”。
此程序是英特尔的服务器用第四代至强®可扩展平台*( Intel® Xeon® Scalable platform)所采用的存储器产品兼容性的正式认证流程。
SK海力士向英特尔提供的DDR5 DRAM产品运行速度高达6.4Gbps(每秒6.4千兆比特),公司技术团队实现了目前市面上DDR5 DRAM的最高速度。与DDR5 DRAM初期阶段的试制品*相比,数据处理速度提升了33%。另外,公司在此次1b DDR5 DRAM上采用了“HKMG(High-K Metal Gate)”*工艺,与1a DDR5 DRAM相比功耗减少了20%以上。
SK海力士强调:“通过1b技术的研发成功,将可向全球客户供应高性能与高效能功耗比*兼备的DRAM产品。”
SK海力士DRAM开发担当副社长金锺焕说道:“就如于公司在今年1月将第四代10纳米级(1a)DDR5服务器DRAM适用到英特尔®第四代至强®可扩展处理器(4th Gen Intel® Xeon® Scalable processors),并在业界首次获得认证,此次1b DDR5 DRAM产品验证也会成功完成。”
上下游厂商“惺惺相惜”猛推新品
当下,存储芯片市场仍处于低迷状态。各大存储芯片企业的最新财报显示,企业利润均在下跌。在产业下行周期,新技术、新产品的诞生往往会成为振奋市场的关键点。DDR5 DRAM作为存储领域的新产品,逐渐成为各大企业竞逐的焦点。
SK海力士预测,虽然今年上半年的半导体市场情况可能持续低迷,但下半年会出现好转。随着市场需求逐渐回升,IT企业将增加价格大幅下降的存储芯片使用量。。
赛迪顾问集成电路高级分析师杨俊刚对《中国电子报》记者表示,SK海力士推出第四代1α工艺级别的DDR5,单芯片容量高达24Gb,在性能上比前一代DDR5要提升至少70%,功耗最多可降低20%。同时,SK海力士1α工艺级别的DDR5获得了英特尔中央处理器的兼容认可。在SK海力士收购英特尔的存储厂后,双方将进一步加强合作。
三星作为DRAM领域的领先企业,占据DRAM市场40%以上份额,研发DDR5的速度也比较快。早在2020年2月,三星就宣布成功研发出DDR5芯片。2022年12月21日,三星宣布利用12纳米级制程工艺成功开发出16Gb DDR5 DRAM,近期与AMD完成了兼容性测试。三星表示,这款产品是业界最先进的高性能且低能耗的DDR5 DRAM。
据悉,此次他们推出的16Gb DDR5 DRAM所取得的技术突破是通过使用一种新的高介电(high-k)材料来增加电池电容,以及改进关键电路特性的专利设计技术来实现的。结合先进的多层EUV光刻技术,这款产品拥有三星最高的DDR5 Die密度,可使晶圆生产率提高20%,功耗有望节省约23%,最高支持7.2Gbps的运行速度,这意味着它可以在一秒钟内处理两部30GB超高清电影。12月22日,三星表示,为了抢占逐渐扩大的DDR5市场,计划从明年开始批量生产,并向数据中心和人工智能等领域客户供货。
美光则在1月19日宣布推出新一代DDR5内存模块,产品覆盖DDR5-5200/5600,最高拥有48GB容量的版本。据悉,美光新一代DDR5内存可以支持5200MT/s和5600MT/s的数据传输速率,以及1.1V电压下的CL46延迟,同时兼容AMD EXPO和英特尔XMP 3.0配置文件。该模块在与英特尔处理器兼容上性能提升了49%,配置最高可达48GB。
记者了解到,美光的新DDR5存储模块已在英特尔处理器芯片上完成了认证。美光还与AMD在奥斯汀建立联合服务器实验室,以缩短存储芯片的验证周期。杨俊刚指出,从合作对象来看,三大存储芯片厂商在DDR5方面主要与英特尔和超威半导体服务器处理芯片供应商合作,能够高效提升处理器芯片和存储器芯片之间的兼容性。
DDR5全面替代DDR4还要两至三年
TrendForce表示,近三年疫情给服务器市场带来了疫情红利,主要原因有以下三点:首先是个人生活在疫情中的变化,包括居家办公与远程学习需求的增加,对数据中心的依赖加重;其次是企业的转型需求,疫情下企业对网络和数据中心要求更高;最后,各国政府对数据掌握的敏感度更强,使得过去大型数据中心的需求变成了众多分散而小型化数据中心。以上原因都造成了对服务器需求成长的情况。
随着后疫情时代的来临,生活恢复正常后将导致个人需求不再那么紧张,但企业需求的加深带动了数字转型的加速。预计2023年之后,企业韧性投资,也就是维持企业永续经营的投资将取代数字转型投资,这使得企业投资在云端的经费将会加重。在这方面的投资将会主要关注三个点:一是投资的成本效益,二是维持供应链的稳定,三是节能减碳与可持续经营的趋势。在这三个关注方向下,数据中心服务器市场将迎来全新且不同的商机。
TrendForce指出,因为数据中心的算力集中化、边缘计算落实、5G的商业化,服务器会应用于元宇宙、自动驾驶或IOT之类的应用市场。因此,在此基础下,2021年到2025年因服务器需求增长带动的内存增长的数据要比PC、智能手机高。另外,原厂从2020年开始就一直关注服务器市场,而且预计2025年关注度将会超过移动市场。至于,服务器的市场年增率从2020年开始都维持5%的情况,2023年预估因疫情红利的消退,也些许放缓迹象。而以出货状况来看,白牌服务器市场仍呈现强劲成长,而传统服务器大厂以中小型企业为主,出货状态将会较为平缓。
整体来说,虽然过去中国厂商在服务器市场占有比重不小。不过,在当前大环境形势下,2023年中国服务器厂商的发展将要较为谨慎。尤其是中国网络三大厂呈现营收衰退状况。所以,在服务器往云端发展的趋势下,传统服务器大厂将可能衰退,除了牺牲毛利转型部分代工的联想之外。至于,其他中国服务器大厂,因为着重云端市场的商业模式与大型云端供货商的客群,压力将会比较小。
到2025年整体服务器市况仍将呈现成长,服务器DRAM投产比重达到40%的历史新高,取代mobile DRAM成为制造商关注的重点。其服务器市场发展也带动了新型态的内存模块之产品整合,让内存企业开始思考组合型内存解决方案,例如因节能减碳需求所提出的单内存架构、CXL标准、Arm架构服务器等,新型态的解决方案可以解决过往服务器系统的限制,在节能减碳、降低能耗的情况下,也能实现高效能运算的目标。
TrendForce还强调,除了新标准的支持之外,成本也是目前服务器使用DRAM要考虑的。虽然DDR5较DDR4说有着显著的性能提升,但是两者其中仍有40%的溢价差,这也使得DDR5的使用被延后。需等DRAM国际三大厂在制程微缩、价格的下跌之后才开始推动DDR5普及使用。因此,2023年服务器CPU如 Intel Sapphire Rapids 与 AMD Genoa 在不但将支持CXL 1.0,还采用DDR5 DRAM模块,还为了使AI与ML(机器学习) 的运算有效运行,部分服务器GPU也将导入新一代的HBM3规格。在内存厂商与多家主芯片提供者的规划下,新一代内存已逐渐问市,期望届时能陆续扩大市场渗透率。DDR5要正式取代DDR4成为市场主流,预计要到2025年之后。