【導(dǎo)讀】2017年是DRAM需求強(qiáng)勁成長(zhǎng)的一年。過(guò)去三年來(lái)，平面DRAM微縮已經(jīng)大幅減緩了。DRAM正轉(zhuǎn)變?yōu)橘u方市場(chǎng)，并為廠商創(chuàng)造了新的利潤(rùn)記錄。就像石油危機(jī)一樣，在DRAM危機(jī)下，客戶必須為DRAM付出了更多代價(jià)。因此，現(xiàn)在是時(shí)候?qū)ふ业统杀咎娲桨噶恕?/strong>
動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)價(jià)格持續(xù)升溫，而要緩解這個(gè)價(jià)格居高不下的問(wèn)題并不容易，因?yàn)樗⒎莵?lái)自供給與需求的失衡，而是源于平面DRAM的摩爾定律終結(jié)。
2017年是DRAM需求強(qiáng)勁成長(zhǎng)的一年。如圖1所示，過(guò)去三年來(lái)，平面DRAM微縮已經(jīng)大幅減緩了。因此，DRAM正轉(zhuǎn)變?yōu)橘u方市場(chǎng)，并為廠商創(chuàng)造了新的利潤(rùn)記錄。就像石油危機(jī)一樣，在DRAM危機(jī)下，客戶必須為DRAM付出了更多代價(jià)。因此，本文將討論我們可以找到哪些低成本DRAM解決方案。
圖1：DRAM發(fā)展藍(lán)圖的計(jì)劃與現(xiàn)實(shí)。（來(lái)源：WSTS、IC Insights、David Manners）
目前，MRAM和PCM等新興存儲(chǔ)器對(duì)于平面DRAM帶來(lái)了挑戰(zhàn)。然而，MRAM轉(zhuǎn)向嵌入式應(yīng)用，而PCM(如3D XPoint)則被用于高端SSD應(yīng)用。實(shí)際上，考慮到單位成本、性能和可靠性，它們也很難直接取代平面DRAM。因此，新興的存儲(chǔ)器目前正在尋找自己的利基市場(chǎng)。
DRAM晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)是提高DRAM供應(yīng)的一種方法。然而，DRAM廠商可能會(huì)猶豫不決，因?yàn)樾聫S的成本大約是升級(jí)晶圓廠的六倍。由于DRAM的橫向微縮，供應(yīng)商開(kāi)始升級(jí)晶圓廠來(lái)提高DRAM產(chǎn)量，從而以2N倍數(shù)指數(shù)級(jí)地提高了DRAM位輸出。相形之下，新晶圓廠明顯需要更多的投資，也只能線性提高DRAM位輸出，再加上制造成本較高，將使得DRAM的價(jià)格更昂貴。此外，以賣方市場(chǎng)來(lái)看，DRAM供應(yīng)商也沒(méi)什么特別有力的理由需要通過(guò)投資新晶圓廠來(lái)增加DRAM晶圓廠的產(chǎn)能。
因此，從平面DRAM轉(zhuǎn)換到3D DRAM是大勢(shì)所趨。如圖2所示，采用3D DRAM可以增加每片晶圓的可切割芯片數(shù)(dpw)。只要3D DRAM的晶圓制造成本合理，而且易于產(chǎn)生，那么采用3D DRAM技術(shù)將有利于降低成本。
圖2：3D DRAM可讓每片晶圓切出更多的芯片與低成本DRAM。
當(dāng)然，3D DRAM對(duì)于DRAM微縮的延續(xù)至關(guān)重要。但遺憾的是，DRAM供貨商尚未擁有自己的3D DRAM技術(shù)。
另一項(xiàng)建議是采用DDR4 NVDIMM，以取代DRAM作為主存儲(chǔ)器。非揮發(fā)性雙列直插式存儲(chǔ)器模塊(NVDIMM)有很多種類型；相較于其他以儲(chǔ)存為導(dǎo)向的NVDIMM，DDR4 NVDIMM能夠表現(xiàn)得和DRAM一樣快，而且可以作為主存儲(chǔ)器。幾年前，英特爾的3D XPoint看好DDR4 NVDIMM作為切入點(diǎn)，因?yàn)?D XPoint擁有NOR型閃存讀取延遲低(低于100ns)的優(yōu)點(diǎn)，因而能像DRAM一樣快速運(yùn)作。它也不需要預(yù)測(cè)軟件，因而能夠始終保持高性能。此外，采用單層儲(chǔ)存(SLC)的SLC NOR閃存具有很高的耐久性。因此，DDR4 NVDIMM的NOR閃存能夠取代DRAM，并以大量的主存儲(chǔ)器大幅提升系統(tǒng)性能，如圖3所示。
如果能通過(guò)3D NOR帶來(lái)價(jià)格更可負(fù)擔(dān)的NOR閃存，DDR4 NVDIMM可能更具吸引力。預(yù)計(jì)第二代3D Xpoint (即4層堆棧版本)可以實(shí)現(xiàn)大約DRAM成本的一半，但可能存在量產(chǎn)問(wèn)題。
傳統(tǒng)的平面NOR由于單元(cell)尺寸較大(約10F2～12F2)而使得價(jià)格不菲。因此，3D NOR對(duì)于DDR4 NVDIMM來(lái)說(shuō)必不可少。以3D NOR的情況來(lái)看，成本大約會(huì)是每GB6美分。
圖3：DDR4 NVDIMM搭配3D DRAM與3D NOR的配置。
以10GB 3D DRAM加上1TB 3D NOR來(lái)看，DDR NVDIMM的成本大約是10美元+60美元=70美元。目前，業(yè)界正因持續(xù)高漲的DRAM價(jià)格而受沖擊，只能坐待下一次低潮期的出現(xiàn)。許多分析師認(rèn)為，目前這一波穩(wěn)步上揚(yáng)的態(tài)勢(shì)只能說(shuō)是DRAM的另一個(gè)榮景，預(yù)計(jì)接下來(lái)將隨著市場(chǎng)供需平衡而出現(xiàn)低潮期。
然而，現(xiàn)在要預(yù)測(cè)未來(lái)的DRAM市場(chǎng)應(yīng)該考慮更多因素。如果我們看看DRAM的歷史就會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)DRAM位需求成長(zhǎng)超過(guò)45%時(shí)，就會(huì)開(kāi)始出現(xiàn)下滑并導(dǎo)致供過(guò)于求。如今，摩爾定律已經(jīng)不再適用于平面DRAM了，而其位需求的成長(zhǎng)也將會(huì)是過(guò)去23年來(lái)的最低點(diǎn)。不過(guò)，我們并未看到平面DRAM的位需求成長(zhǎng)率超過(guò)45%，預(yù)計(jì)未來(lái)也不至于出現(xiàn)任何低迷市況。
當(dāng)然，我們現(xiàn)在還無(wú)法選擇3D DRAM，因?yàn)榧夹g(shù)尚未到位。使用3D NOR的NVDIMM能夠大幅降低內(nèi)存子系統(tǒng)的總擁有成本，因?yàn)?D NOR每GB約6美分的價(jià)格能夠取代DRAM和SSD，同時(shí)作為主存儲(chǔ)器和儲(chǔ)存存儲(chǔ)器。眾所周知，過(guò)去幾十年來(lái)，平面DRAM一直沒(méi)什么進(jìn)展。現(xiàn)在，我們必須開(kāi)始創(chuàng)新DRAM了。
