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移动迫使业者必须转向下一代技术的挑战

  移动 DRAM (Mobile DRAM)厂商正面对着库存不足,以及因应聪明手机(Smartpnohe)和平板装置(Tablets)而生的对产量及带宽需求,迫使业者必需转向下一代技术的挑战。
  在广泛的DRAM领域内,所有业者都竭尽全力争取移动DRAM这一市场,但愿跟上此一领域对产量和带宽需求的快速变化。
  mobile DRAM是一种纳入低功耗特性的特殊DRAM。包括尔必达(Elpida)、海力士(Hynix)、美光(Micron)和三星(Samsung)等主要供货商,都面对着OEM客户的智能手机和平板装置热销所引发的库存不足题目。据市场动静指出,尔必达将大部份PC DRAM产能转为出产mobile DRAM,以因应苹果(Apple)公司的iPad 2需求。
  统一时间,手机市场的带宽要求也不断对当代mobile DRAM技术提出挑战,迫使厂商们朝下一代尺度转移。
  “对带宽的要求已达到颠峰,”介入设计下一代内存技术的Serial Port Memory Technology (SPMT)同盟总裁Jim Venable说。目前最快速的mobile DRAM技术──低功耗双倍数据率2 (LPDDR2) mobile DRAM“也已经快要走到尽头了”,Venable表示。
  各阵营都推出了下一代mobile DRAM技术,以响应迫切需要更多带宽的要求。目前主要参选技术有 LPDDR3, LPDDR4 ,移动工业处理器接口同盟的M-PHY,Rambus的 Mobile XDR,Silicon Image公司的 SPMT 和 wide I/O。三星和其他业者支持wide I/O,而美光科技正在推动 LPDDR3。
  三星半导体的mobile DRAM总监 Mueez Deen指出,要猜测哪个技术是赢家还为时过早,但他表示,未来针对主流设备,市场只能容纳“一种新技术”,或有可能“前两大技术并存”。
  带宽题目迫使业界不断呼喊着新技术。举例来说,LG电子最近推出具备‘裸视型’3D显示、双相机镜头和HD视讯功能的4G智能手机 Optimus 3D 。
  LG 的智能手机是采用德州仪器(TI)的 OMAP 4 双核心应用处理器,以及LPDDR2 mobile DRAM。另外,苹果 iPad 2 也采用 LPDDR2 mobile DRAM。
  然而,有些人甚至在 LPDDR2 量产前就以为该技术已经由期了。基于LPDDR2的mobile DRAM技术具有最大8.5GB/s的峰值数据吞吐量,估计耗电量为360mW。到2013年,该工业的数据传输速率至少会达到500Mw、12.8GB/s,”Rambus策略开发副总裁Herb Gebhart说。
  TI的OMAP 5应用处理器产品线经理Brian Carlson)表示,mobile DRAM未来也许要达到25.6GB/s的水平。目前的挑战是如何开发出更快的技术,但又同时减小芯片尺寸及功耗,以延长电池寿命。
  步履内存的风险很高。在智能手机和平板装置热销之前,mobile DRAM一直被以为是内存市场中的“一滩死水”,IHS iSuppli分析师Mike Howard说。现在,因为智能手机和平板装置的缘故,mobile DRAM预估2011年可成长71%。
  mobile DRAM的成长已超越整体 DRAM业务。在PC一片不景气声中,DRAM市场2011年预估将达 355亿美元,比2010年的403亿美元下跌11.8%,IHS表示。
  未来,智能手机和平板装置中的DRAM含量将从今天的512MB进步到1GB,相较之下,PC的DRAM均匀含量3.4至3.5GB左右,Raymond James & Associates分析师Hans Mosesmann说。
  因为手机对尺寸与功耗的严格需求,mobile DRAM本钱大约是PC DRAM的2~4倍以上。mobile DRAM的业务模式是以依订单出产(build-to-order)为主,驱动价格下降的因素是本钱降低,而非像DRAM一样依照供应和需求的波动,IHS的Howard说。
  但跟着竞争加剧,可猜测的供应/需求模型逐渐失效。现在的供应和需求看来是平衡的,但第二季将泛起供过于求,Howard说。“另外,我们也看到下半年将泛起供给吃紧的情况。”
  带宽需求驱动技术发展
  从技术端来看,该领域预期将泛起大幅的变化。上一代mobile DRAM是基于低功耗同步DRAM技术,最近一代的是LPDDR1。 LPDDR1 mobile DRAM是1.8V、200MHz的组件,吞吐量为400MB/s。
  LPDDR1已经遭遇机能极限,厂商们正在加速提供以LPDDR2为基础的组件,这些1.2V的组件据说可降低50%以上的功耗。LPDDR2藉由采用数组自刷新等技术来达到降低功耗的目标。
  LPDDR2运作在100~533MHz,数据传输速率从200~1,066MB/s。最多可将4个组件以层迭式封装(PoP)整合,从而制造出总数据率8.5GB/s的产品。
  就在业界厂商出产 LPDDR2组件之际,美光则领先朝LPDDR3转换,据表示,这种新组件运作在800MHz,或可达1.6GB/s。在整合4个组件后,美光的mobile DRAM架构总监Dan Skinner表示,LPDDR3的峰值吞吐量可以达到12.8GB/s。
  LPDDR2将能知足大多数步履通信系统的要求,但在短期内,“前10%的最高阶系统将会需要LPDDR3,Skinner说。Skinner同时主持JEDEC的LPDDR3任务小组。LPDDR3的终极草案规范将在今年底完成。
  但竞争对手三星对LPDRR3反应冷淡;LPDDR2的寿命还没到尽头,至少到2012年它都将是一种内存选项,三星的Deen说。
  三星已开始出货 533MHz、4Gb的LPDDR2 mobile DRAM,采用30nm级技术。新组件将让步履装置拥有更长的电池寿命,Deen表示。
  在此之前,必需用4个2Gb的LPDDR2芯片堆栈,以建构一个储存密度达1GB的组件。而现在,据Deen表示,只需堆栈两个4Gb LPDDR2便可达到相同的1GB密度,同时可减少20%的封装高度,且功率也能降低25%。
  除了LPDDR2,三星已公布支持SPMT和wide I/O。wide I/O运作在较低的频率以降低功耗。传统 DRAM有多达 32个数据信道。据该技术的支持者指出,wide I/O DRAM则是四通道、128线(lane)技术,总共可提供512个I/O,总带宽达12GB/s。
  厂商们但愿2013年能推出wide I/O DRAM。在更远的未来,供货商以为他们可采用基于硅穿孔(TSV) 3D堆栈技术来整合多个wide I/O内存,但目前TSV昂贵的建置本钱和缺乏EDA工具支持还是主要障碍。
  “TSV还没有预备好,”SPMT的Venable说。LPDDR2已明天将来无多,而 LPDDR3 是一种‘治标’的技术,尽管它速度快,但却会消耗更多功率。
  尽管尚未证明,但SPMT声称已握有解决方案。去年,SPMT抛却了原有的串行方法,推出平行/串行混合技术。这种称之为 SerialSwitch 的技术运作在1.6GB/s平行模式,而在串行模式下每信道运作速度可达6.4GB/s。
  SPMT小组成员包括ARM、海力士、LG电子、Marvell、三星电子和Silicon Image。第一款基于SPMT的DRAM预计今年底问世。
  在此同时,Rambus公司称其Mobile XDR可提供高达17GB/s的带宽。Mobile XDR补足了LPDDR3的不足之处,Rambus的Gebhart说。LPDDR3 500mW功耗阈值的特性已经“超过”了这个工业的目标,他说。“ LPDDR3确实可提供足够的带宽,但它的功率太高了。”
  那么,下一步又是什么?部份业界人士已经开始讨论 LPDDR4──它可能实现,也可能不会实现。我们还可看到另一种技术M-Phy,该技术由步履工业处理器接口同盟支持。 MIPI规格是专门用于显示器、相机、音频、视讯、内存、电源治理和基频到射频通信等应用中的芯片-芯片接口。它与mobile DRAM有一些间接竞争关系,但对内存也有一些影响。
  行动蹒跚的技术竞赛
  而下一代mobile DRAM技术谁将获得最后胜利?尽管尚未有定论,但wide I/O DRAM技术看来轻微领先。据报导,诺基亚已通过该规格,而Hynix和三星也纷纷跟进。
  但其他的手机公司并未发表意见。摩托罗拉(Motorola)和RIM并未就此议题的采访作出响应。而苹果则或许是全球最神秘的厂商。
  一个最有可能的线索是观察应用处理器供货商。应用处理器支持的智能手机、平板计算机和其他步履设备的很多功能,如无线连接、电源治理、音频和视讯等。每一款应用处理器也都支持特定OEM制造商认可的mobile DRAM尺度。
  作为应用处理器供货商,TI正紧密亲密关凝视所有的技术尺度,但看来好像已泛起领先者。“wide I/O拥有很多上风,”TI的Brian Carlson说。“终极整个工业将往该技术转移。”
  Qualcomm的应用处理器副总裁Raj Talluri则表示,要猜测何者胜出为时尚早,但他同时指出,业界一直在企求“更多的CPU处理能力”,以知足新兴数据密集型应用的要求。
  事实上,步履设备对带宽激增的需求,也刺激业者推出更强盛的应用处理器。该领域的主要竞争厂商包括Nvidia、高通(Qualcomm)和德州仪器。
  今年稍早,高通宣布其Snapdragon系列应用处理器的下一代架构。该处理器微架构代号是 Krait,据说每个核心可提供高达 2.5 GHz的速度。该技术是以ARM架构和28nm制程为基础,预计将推出单、双核心和四核心版本。
  TI最近推出采用28nm制程的多核心OMAP 5。该处理器将有两个版本:针对聪明手机的OMAP5430;以及针对步履运算和消费性产品的OMAP5432。

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