本文由半导体产业纵横(ID:ICVIEWS)综合
DDR5新标准来了,高性能计算内存与时俱进。
JEDEC固态技术协会在2020年,首次公布了DDR5 SDRAM标准,提升重点在于提高内存密度以及频率上。其最高速率达到了6400 Mbps,单条LRDIMM最大容量为2TB,最大UDIMM容量为128GB。
近日,JEDEC固态技术协会宣布推出最新的JESD79-5C DDR5 SDRAM标准,旨在提高可靠性和安全性,并进一步增强了性能,适用于高性能服务器到人工智能(AI)和机器学习(ML)等新兴技术在内的各种应用领域。官方称,目前新标准的资料已经可以从官网上下载。
在JESD79-5C DDR5 SDRAM标准里,JEDEC固态技术协会引入了一种创新的解决方案来提高DRAM数据完整性,称为PRAC,将根据字行粒度精确计算DRAM 激活次数。当启用了PRAC的DRAM检测到激活次数过多时,会提醒系统暂停流量并指定时间采取缓解措施。通过DRAM和系统之间的密切协调,为解决数据完整性挑战提供了基本准确和可预测的方法。
JESD79-5C DDR5 SDRAM标准的主要功能特性,包括:
将标准时序参数定义从6800 Mbps扩展到8800 Mbps
将DRAM内核时序和Tx / Rx AC时序扩展至8800 Mbps,之前版本最高仅支持6400 Mbps时序参数和最高7200 Mbps内核时序的部分片段
引入自刷新退出时钟同步(Self-Refresh Exit Clock Sync),以优化I/O训练
纳入双芯片封装(DDP)时序
弃用部分阵列自刷新(PASR),以解决安全问题
JEDEC董事会主席Mian Quddus表示,很高兴JC-42委员会为推进DDR5 SDRAM标准所做的努力,JESD79-5C突破性的新功能旨在支持行业对各种应用中安全性、可靠性和性能的不断发展的需求。
DDR5加速扩大市占率
AI大模型持续迭代升级,参数持续增长,大模型的参数规模越大,算力负担越重,而AI服务器是算力的核心。2023年,AI服务器(搭载GPU、FPGA、ASIC等高算力芯片)出货量近120万台,年增38.4%,占整体服务器出货量的9%,按照这个势头发展下去,2026年将占到15%的市场份额。
更多的大模型参数需要大容量、高速的内存支持,美光在法说会上表示,一台AI服务器的DRAM使用量是普通服务器的6-8倍。到2026年,预计服务器DRAM(不含HBM)市场规模有望达到321亿美元。
针对AI服务器的高性能要求,更强大的内存——DDR5需求随之提升。与DDR4相比,DDR5具备更高速度、更大容量和更低能耗等特点。DDR5内存的最高传输速率达6.4Gbps,比DDR4高出一倍。
内存接口芯片是服务器内存模组的核心逻辑器件,作为服务器CPU存取内存数据的必由通路,其主要作用是提升内存数据访问的速度和稳定性,满足服务器CPU对内存模组日益增长的高性能和大容量需求。
随着DDR内存技术向DDR5演进,内存接口芯片的用量也在增加。英特尔和AMD支持DDR5的新平台推出后,服务器DDR5又出现了PMIC匹配问题,使得DDR5的市场规模不能快速提升,新平台的推出受阻,目前,DRAM原厂和PMIC厂商都已着手解决该问题。虽然短期内原厂DDR5供应受阻,但由于PMIC供应厂商较多,切换及适配不会成为DDR5渗透率提升的瓶颈,服务器DDR5渗透率有望于今年达到30%左右。随着AI服务器的加速发展以及PMIC良率问题逐步得到解决,DDR5渗透率有望进一步提升,2026年将达到85%。
三星电子执行副总裁兼美国内存业务主管 Lee Jung-bae在一篇博客文章中表示,该公司将扩大32GB DDR5及1TB模块产能,他表示:“我们将积极利用CXL内存模块 (CMM) 等新型接口,这将有助于实现内存带宽和容量可以根据运营需求无缝扩展。”
SK海力士也表示,计划加大对高带宽内存和DDR5芯片的投资,以适应人工智能市场的增长需求。“与2023年相比,2024年的资本支出将有所增加。……我们将最大限度地提升资金利用效率”,SK海力士副总裁兼首席财务官金宇贤表示:“在2023年投资金额的范围内,我们根据产品优先顺序调整了资本支出,2024年,我们将更多地关注转换制程工艺,而不只是增加产能。”
金宇贤表示,SK海力士将努力扩大第四代和第五代10nm级制程内存芯片的比例,到2024年底,这些新品将占据该公司DRAM产量的一半以上。不过,他表示,要达到2022年第四季度的产能水平,还需要相当长时间。
据TrendForce统计,2023下半年,SK海力士挤下三星电子,成为全球最大的服务器DRAM厂商。报告显示,2023年第三季度,SK海力士服务器DRAM销售额达到18.5亿美元,拿下49.6%的市场份额,稳居全球龙头宝座,排名第二的三星电子,在该季度的服务器DRAM销售额为13.13亿美元,市占率为35.2%,同期内,美光的服务器DRAM销售额为5.6亿美元,市占率为15.0%,排名第三。
以上统计数字仅是传统服务器搭载的DDR5内存,不包括用于AI服务器的HBM。
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